ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Теплообмен при большой скорости движения газа из "Техническая термодинамика и основы теплопередачи " Теория теплообмена первоначально сформировалась как учение о процессах, происходящих при умеренной скорости движения. Такое направление развития этой области знания отвечало потребностям инженерной практики, которая до 30-х годов не выдвигала задач, связанных с исследованием теплообмена при большой скорости течения среды. [c.368] ДЫ (форсированные теплообменные системы, реактивные аппараты, лопатки газовых турбин и т. п.). В этих условиях проблема теплообмена при высокой скорости течения среды приобрела большую остроту. Между тем, теория теплообмена совершенно не была подготовлена к решению этих задач. [c.369] Переход от малых скоростей к большим означает для теории теплообмена не просто количественные изменения одного из режимных параметров. В условиях течения с большой скоростью задача о теплообмене приобретает новое качественное содержание. [c.369] Таким образом, переход к большой скорости течения связан с существенным усложнением основного уравнения. Поэтому постановка новых задач вызвала необходимость значительной переработки ранее сложившихся теоретических результатов. [c.369] ЛИ К созданию хорошо обоснованной теории [14]. Большое значение имели также работы Всесоюзного теплотехнического института (ВТИ). [c.370] Учение о теплообмене при течении газа с большой скоростьк представляет собой обобщение ранее сложившейся теории, основанное на следующей идее. [c.370] Количество теплоты, которым поток обменивается со стенкой, Б общей форме определяется уравнением (б), содержащим температуру торможения. [c.370] Уравнение (а), которое обычно рассматривается как основа теории теплообмена, представляет собой частный случай уравнения (б), относящийся к теплообмену при малой скорости течения. Следовательно, в отношении величины с1д обобщение, позволяющее перейти к процессам при большой скорости течения, достигается замещением термодинамической температуры газа Т его температурой торможения 0. [c.370] с другой стороны, в теории теплообмена количество теплоты 7 представляется в виде произведения коэффициента теплоотдачи на температурный напор. Под температурным напором, естественно, всегда понималась разность между термодинамической температурой потока и температурой стенки. Возникает вопрос, какой смысл получает температурный напор в условиях движения газа с большой скоростью. [c.370] Правильное направление исследования этого вопроса подсказывает гидродинамическая теория теплообмена. Соотношения гидродинамической теории теплообмена выводятся на основании сопоставления количества теплоты и количества движения, переносимых элементами движущейся среды. При этом в условиях движения с умеренной скоростью количество теплоты непосредственно отождествляется с энтальпией. [c.370] В действительности элемент среды переносит не только энтальпию, но и присущую ему кинетическую энергию. Таким образом, количество движения, строго говоря, надо сопоставлять не с энтальпией г, а с суммой энтальпии и кинетической энергии, т. е. с энтальпией торможения /о. Поэтому полный запас количества теплоты Q, которой поток может обменяться со стенкой, определяется разностью между температурой торможения и температурой стенки. [c.370] Следовательно, уравнение (а), 68 должно содержать не обычный температурный напор АТ = М, а температурный напор, вычисленный по температуре торможения (ДО). Поэтому естественно определить коэффициент теплоотдачи как отношение удельного потока тепла к температурному напору Л0. [c.370] При таком способе определения величины все уравнения гидродинамической теории теплообмена должны остаться в силе. [c.370] Этот результат и подлежал проверке опытом. Экспериментальная, проверка полностью подтвердила теоретические соображения. [c.371] Таким образом, все ранее полученные (с помощью гидродинамической теории теплообмена) результаты остаются в силе, если под температурой газа понимать температуру его торможения. Первоначальная теория получает смысл частного случая, справедливого в условиях теплообмена при умеренной скорости течения газа. [c.371] Установим теперь количественный признак, по которому можно было бы судить о том, к какому случаю движения (с большой или малой скоростью) относится рассматриваемое течение. Из предшествующего изложения следует, что большой мы называем скорость в том случае, если надо считать существенной разность между температурой торможения и термодинамической температурой. [c.371] Мы пришли К соотношению, которое нам уже знакомо ( 64). Мы видели, что отношение скорости течения среды к скорости распространения звука в ней является критерием подобия М, который характеризует сжимаемость жидкости. [c.372] Заслуживает внимания, что при сопоставлении кинетической энергии и энтальпии мы вновь пришли к величине М, которая первоначально была введена в качестве критерия сжимаемости ( 64). Это, однако, не должно казаться удивительным, так как ь сущности в обоих случаях рассматривается один и тот же вопрос, а именно, определяется соотношение между скоростью течения среды и средней скоростью молекулярного движения. [c.372] С другой стороны, сопоставляя кинетическую энергию с энтальпией, мы также сравниваем скорости направленного и молекулярного движения. Абсолютная темпеэатура газа, как известно, пропорциональна квадрату средней квадратичной скорости движения молекул. Поэтому, составляя критерий медленности течения, содержащий отношение квадрата скорости течения к абсолютной температуре, мы приходим к такому же соотношению, как и в предыдущем случае . [c.372] В заключение рассмотрим следующий вопрос. Течениям большой скоростью отвечают значения М. не очень малые по сравнению с единицей. Но в этих условиях среду нельзя уже рассматривать как несжимаемую. Возникает вопрос о том, как отзывается сжимаемость на интенсивности теплообмена. [c.373] Вернуться к основной статье