ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Исследования сопряженных задач из "Нестационарный теплообмен " Рассмотрим известные авторам теоретические и экспериментальные исследования сопряженных задач при турбулентном течении жидкости. Выполнены они для несжимаемой жидкости с Рг = 1. Результаты теоретического расчета удовлетворительно согласуются с экспериментами, несмотря на принятое допущение о квазистационарном расиределении турбулентных параметров в потоке, так как нестационарное изменение температуры в жидкости слабо влияет на изменение структуры турбулентности. [c.146] Включая в систему уравнений для потока уравнение энергии (теплопроводности) окружающих стенок, можно избежать необходимости задания граничных условий для потока. При этом лишь предполагают равенство температур и тепловых потоков на границе раздела поток — тело, а граничные условия задают на внешних границах стенок канала и на входе в канал. Решив такую задачу, получают в общем случае сразу поля температур в стенках и потоке. Однако нахождение решений сопряженных задач в общей постановке связано с большими трудностями, поэтому необходимо делать различные упрощения, вплоть до использования коэффициента теплоотдачи. По существу приходится разделять задачу на две сначала теоретически нлн экспериментально находить зависимость коэффициента теплоотдачи от типичных законов изменения граничных условий во времени (или постулируется независимость от этих изменений), а затем решать задачу теплопроводности для стенки с граничным условием третьего рода. [c.146] Предполагается, что в диапазоне Ке и за время получения первого отсчета не менее 1 мс тепловой пограничный слой успевает пройти вязкий подслой и внедриться в область степенного профиля скорости. [c.147] Задача анализа — приближенное решение системы (5.11) — (5.13) с учетом уравнения (5.17) при ступенчатом изменении тепловыделения в пластине. [c.147] На рис. 5.5 представлены экспериментальные и расчетные значения безразмерной температуры стенки для пластин толщиной 0,1 мм при наибольшем числе Re (Кеь = 2-106 Zj, = 0,915 с = 0,68- 10 ). Результаты приведенного решения для турбулентного потока хорошо (в пределах точности эксперимента) согласуются с опытными данными для обоих значений теплоемкостей (толщин) стенкн в диапазоне Rei, = 5,3- 10 - 2- 10 . Сравнение в этом же диапазоне с расчетом при постоянном стационарном значении коэффициента теплоотдачи дает расхождение (завышение температуры стенки) в начальный период (Ol 1) времени и лучшее совпадение при большей теплоемкости стенки. При малом числе Rei.(l,l 1 10 ) слой, где влияние турбулентного переноса мало, достаточно велик. [c.150] Поэтому первое время тепловой пограничный слой растет медленнее и процесс теплоотдачи определяется главным образом одномерной молекулярной теплопроводностью, и решение для нее [153] хорошо согласуется с опытными данными. Время наступления стационарного режима в случае малых значений Rex, (1,66-10 ) намного больше расчетного (0г. = 1), тогда как при Rei, = 5,3- 10 2- 10 оно больше расчетного примерно на 15%. [c.150] Лучшее совпадение результатов расчета и эксперимента установлено для ленты с меньшей теплоемкостью, что вполне понятно при сделанных в нем допущениях (а для нулевой теплоемкости). Экспериментальные значения а достигают минимума, качественно совпадая с решением [153] для более толстой ленты. По-видимому, этот минимум можно объяснить тем, что, когда вклад теплопроводности в а преобладает над конвекцией (а в среднем это время растет с увеличением теплоемкости пластины), теплоотдача становится ниже стационарной. С увеличением теплоемкости пластины безразмерное время 01, ее выхода на стационарный режим увеличивается (см. рис. 5.6). Поэтому увеличивается и время, в течение которого процесс теплопроводности от все продолжающихся нестационарных изменений температуры стенки вызывает наложение переноса тепла за счет нестационарного прогрева жидкости на конвективный перенос тепла. Но так как скорость изменения температуры стенки снижается, то и отклонение теплоотдачи от конвективной уменьшается. [c.151] СЛОЖНО. Практически это потребует проведеиия экспериментов в натурных условиях. Поэтому целесообразно экспериментально изучать и обобщать зависимость нестационарной теплоотдачи от типичных законов изменения граничных условий во времени, а затем использовать эти данные для решения задачи нестационарной теплопроводности для тела с граничными условия.мн третьего рода. [c.152] Вернуться к основной статье