ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Сущность теории подобия из "Машиноведение " Теория подобия позволяет из всего класса явлений, например теплоотдачи, выделить группу подобных явлений, например теплоотдачи от среды к плоской стенке. Эта теория дает возможность проводить эксперименты на модели. Основное явление называется образцом, а другое, ему подобное (подвергаемое экспериментальному исследованию), — моделью. [c.32] Таким образом, подобные друг другу явления некоторой группы представляют одно и то же явление, данное в различных масштабах. Поэтому сведения, полученные при изучении любого явления группы, можно распространить на все явления этой группы. [c.33] При проектировании сложных и дорогостоящих машин, аппаратов и сооружений не всегда удается выполнить расчеты или произвести опыты на образце в натуральную величину. В этом случае экспериментирование на модели особенно выгодно. Так, например, проектирование и изучение работы теплообменных устройств, судов, гидротехнических сооружений и т. п. производится методом моделирования. [c.33] Теория подобия доказывает нет необходимости выяснять зависимость коэффициента теплоотдачи от каждого в отдельности из тех факторов, которые на него влияют. В ряде случаев теплообмена существует однозначная зависимость между определенными безразмерными комплексами величин, характеризующими исследуемый процесс. Следовательно, в результате опытов получают зависимость между этими комплексами, называемыми критериями подобия. Последние должны быть одинаковыми для образца и модели. Критерии подобия обозначают первыми буквами фамилий исследователей, много сделавших для развития соответствующих областей знания. Так, например, критерий Рейнольдса Re), Нуссельта (Ми), Прандтля (Рг) и т. д. [c.33] Для любого явления можно получить критерии подобия при условии наличия аналитической связи между величинами, характеризующими исследуемый процесс. [c.33] в задачах по определению теплоотдачи искомой величиной является коэффициент а, входящий в критерий Нуссельта (критерий теплоотдачи). [c.33] Характер движения определяется кинематическим критерием-критерием Рейнольдса (Яе). [c.33] При / е 2300 движение турбулентное при меньших значениях — ламинарное. [c.33] Ср и — соответственно теплоемкость при постоянном давлении и удельный вес среды. [c.34] Этот критерий не зависит от характера потока и характеризует физические особенности среды. [c.34] Таким образом, задача состоит в отыскании зависимости Nu от двух величин Яе и Рг, т. е. нет необходимости искать зависимость а от всех параметров, входящих в формулы по определению Ре к Рг. [c.34] Существует ряд эмпирических формул для расчета теплообмена. Для примера приведем -формулу, относящуюся к случаю охлаждения среды, текущей в трубе. [c.34] Если требуется определить теплопередачу, напри ер при внешнем обтекании трубы, то вид формулы (2-35) останется тот же, но функция / будет другой. [c.34] Таким образом, для различных случаев теплообмена на основе опыта можно получить эмпирические формулы, каждая из которой имеет определенные границы применения. [c.34] При свободном движении (естественная конвекция), возникающем благодаря неравномерному нагреву среды, вместо критерия Ре используется критерий подъемной силы Ог (Грас-гофа). [c.34] В формуле (2-38) произведение р я А/ характеризует подъемную силу, возникающую при неравномерном нагреве среды. Величина пропорциональна силам трения, препятствующим развитию конвекции. Следовательно, критерий 6г есть отношение величин, пропорциональных силам, обусловливающим конвекцию, к силам, мешающим ее развитию. [c.34] В приведенных выше формулах для определения критериев подобия фигурирует величина диаметра й, так как рассматривалась стенка цилиндрической формы. Если стенка имеет другую форму, то вместо в указанных формулах используется любой другой характерный размер (длина, толщина и т, п.). [c.35] Пример 2—2. По трубе диаметром ё — 0,05 м и длиной 1 м протекает воздух со скоростью ш== 1,0 м/сек, со средней температурой t= 140° С и давлением Р == 1 ата. [c.35] Определить количество тепла, переданное воздухом к трубе в течение часа, если средняя температура стенки трубы = 70° С. [c.35] Вернуться к основной статье