 |
В вынужденных стационарных турбулентных потоках влиянием на теплообмен подъемных сил можно пренебречь, т.е. исключить из критериального уравнения критерий Грасгофа.
|
|
|
|
В вынужденных стационарных турбулентных потоках влиянием на теплообмен подъемных сил можно пренебречь, т. е. исключить из критериального уравнения критерий Грасгофа.
58. теплоотдача в неограниченном пространстве
при естественной конвекции
Свободное движение газов можно наблюдать в сушилах, вокруг наружных поверхностей печей, воздухопроводов, газопроводов и т. п.
Естественная, или свободная, конвекция теплаобусловлена движением жидкости. В этом случае движение возникает и поддерживается именно вследствие процесса теплообмена, поскольку любые процессы переноса тепла могу происходить только при наличии в среде неоднородного поля температур, а это приводит к возникновению неоднородного поля плотности среды. Если же жидкость находится в поле силы тяжести, то наличие неоднородного поля плотности влечет за собой появление неоднородного распределения гравитационных сил, действующих на различные объемы жидкости, т. е. возникают результирующие подъемные силы, называемые архимедовыми силами, которые и приводят жидкость в движение.
При свободном движении жидкости, например около нагретой вертикальной стенки, температура в пограничном слое жидкости изменяется от ТПОВ до ТЖ, а скорость от нуля у стенки, проходит через максимум и на большом удалении от стенки снова становиться равной нулю.
В начале толщина нагретого слоя мала и течение жидкости имеет ламинарный характер. Но по направлению движения толщина слоя увеличивается, и при определенном ее значении течение жидкости становится неустойчивым и затем переходит в турбулентное с отрывом от стенки. С изменением характерадвижения изменяется и теплоотдача.
|
|
|
При ламинарном движении, вследствие увеличения толщины пограничного ламинарного слоя, коэффициент теплоотдачи по направлению движения убывает , а при турбулентном он резко возрастает и затем по высоте он остается постоянным.
В развитии свободного движения большое значение имеет протяженность поверхности, вдоль которой происходит движение, и ее положение. Характер движения потоков у нагретых горизонтальных плит зависит от их размеров, а также от того, куда обращена теплоотдающая поверхность
Для плиты, имеющей небольшие размеры и обращенной теплоотдающей поверхностью вверх характерен один восходящий поток воздуха. Холодный воздух поступает к основанию потока с краев пластины.
Иной характер движения потоков, если размеры плиты увеличить. Тогда, в зависимости от размеров плиты, может возникнуть несколько восходящих потоков. У поверхности плиты возникают зоны
с пониженным давлением, в которые
устремляются холодные слои воздуха. Поэтому наряду с восходящими потоками возникают и нисходящие.
Если же нагретая поверхность обращена вниз, то в этом случае движение происходит лишь в тонком слое под поверхностью, остальная масса жидкости ниже этого слоя остается неподвижной.
59. критериальные уравнения для расчета
теплообмена при естественной конвекции
По изучению интенсивности теплообмена в условиях свободного движения были проведены исследования с различными телами и различными жидкостями. В результате обобщения опытных данных получены критериальные зависимости для средних значений коэффициентов теплоотдачи. В этих формулах в качестве определяющей температуры принята т емпература окружающей среды tж. В качестве определяющего размера для горизонтальных труб принимается диаметр d, а для вертикальных поверхностей - высота h.
|
|
|
Закономерность средней теплоотдачи при внешнем обтекании горизонтальных труб диаметром d при 103 < Grж× Prж < 108 имеет вид
|
|
|
