ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Конвективный теплообмен из "Практикум по теплопередаче " Записанные в такой форме уравнения можно использовать для анализа многих важных практических заДач как при внешнем обтекании тел, так и при течении в трубах. [c.39] В непосредственной близости от стенки, внутри так называемого вязкого подслоя, преобладают эффекты молекулярного переноса. Толщина вязкого подслоя оценивается как бвИ /т=5. [c.39] Граничные условия к уравнениям пограничного слоя ставят следующим образом. На твердой непроницаемой поверхности выполняются условия прилипания (вУх/у=о=0) и непроницаемости (Шу/у= о—0). Тепловые условия обычно задаются двух родов а) tn=to x), и тогда конечной целью расчета является определение плотности теплового потока на стенке б) ус=ус х), и тогда отыскивается температура стенки. Для задач внешнего обтеканая должны быть указаны температура потока и распределение давления вдоль обтекаемого контура. Для течений в каналах необходимо задать распределения температур и скоростей на входе. [c.39] Более сложные задачи, в том числе большинство задач теплообмена при турбулентном режиме течения, решаются численными методами, основные идеи которых сходны с изложенными в п. 1.3.5. [c.40] Актуальной задачей экспериментальных исследований является проверка новых расчетных моделей турбулентности. Обычно они содержат некоторый набор коэффициентов, значения которых необходимо определить из опыта (таковы, например, числовые константы в формулах для длины пути смешения, а также значения числа Ргт). Варьируя искомые константы, добиваются наилучшего совпадения расчетно-теоретических результатов и экспериментальных данных по теплортдаче. Решение Получающейся задачи многомерной оптимизации предполагает многократное численное интегрирование системы дифференциальных уравнений пограничного слоя. Исследовательская работа такого характера требует, с одной стороны, точной, целенаправленной постановки эксперимента и, с другой, владения эффективными методами численного анализа. [c.40] Интегральные уравнения пограничного слоя. При инженерном проектировании возникает необходимость в предварительной проработке многочисленных вариантов с целью выбора оптимального прототипа. На этом Зтапе обычно используют простые и экономичные методы расчета, допуская некоторое снижение требований к их точности. В задачах тепломассообмена такие расчеты часто проводят с помощью интегральных соотношений пограничного слоя. Лабораторная работа Теплопередача через стенку поперечно-обтекаемой трубы (см. гл. 5) иллюстрирует сказанное. [c.40] Простейшая методика расчета для более сложных задач, а именно течений с градиентом давления вдоль неизотермических поверхностей, использует свойство консервативности (универсальности) законов теплообмена (1.8) и (1.9). Обоснованием этого свойства является важная, особенность формул (1.8) и (1.9) они связывают местные значения коэффициента теплоотдачи и толщины потери энтальпии и в отличие от соотношений типов (1.10), (1.11) не содержат продольной координаты X. Предполагается, что особенности изменения вдоль х температуры стенки и давления (скорости) внешнего потока достаточно полно учитываются при решении интегрального уравнения теплового пограничного слоя. Пример такого расчета и соответствующая программа для ЭВМ приведены в п. 5,3.3. [c.42] Для продольного обтекания пластины при степени турбулентности 1—2 %, что характерно для потоков в технических устройствах, Не кр= = 3-10 если записать число Рейнольдса через толщину потери импульса б.., то Кекр.. = 360, Ускорение. внешнего потока ( Р/йх 0) стабилизирует ламинарное течение торможение ( Р/г/х 0) приводит к более раннему переходу. Положением точки перехода можно управлять, используя вдув (дестабилизация) или отсос (стабилизация ламина )но-го течения). [c.42] Развитие свободного конвективного течения вблизи обогреваемой вертикальной поверхности показано на рис. 1.14. Движение возникает под действием архимедовых сил, выталкивающих нагретые и, следовательно, менее плотные слои жидкости вблизи горячей стенки вверх. [c.43] На рис. 1.14 показано также изменение местного коэффициента теплоотдачи вдоль обогреваемой поверхности. Численные значения дают представление о порядке величин при свободной конвекции воздуха в обычных для практики условиях. [c.44] При ламинарном режиме Ож Хж/б. Коэффициент теплоотдачи убывает по высоте поверхности вследствие роста толщины пограничного слоя. При турбулентном режиме а практически не изменяется по высоте поверхности, так как вместе с ростом толщиЦы пограничного слоя увеличивается интенсивность турбулентного переноса. [c.44] Определяющей температурой, по которой выбираются значения физических параметров теплоносителя, является температура жидкости вдали от стенки. Исключение составляет величина Ргст — индекс ст указывает, что в данном случае число Прандтля теплоносителя должно быть взято по температуре стенки. [c.44] На рис. 1.16 показано, как развивается пограничный слой и как изменяется теплоотдача вдоль пластины. Масштаб по оси у сильно увеличен. Реальное соотношение размеров получится, если толщину пограничного слоя уменьшить примерно в 25 раз. [c.45] Если на пластине имеется участок ламинарного течения большой протяженности, то необходимо последовательно рассчитать теплоотдачу на ламинарном и турбулентном участках, принимая следующее условие стыковки при Х = Хкр . [c.47] Это означает, что турбулентный пограничный слой насле-. дует энтальпию ламинарного слоя. Результаты такого расчета при с= onst с использованием законов теплообмена (1.8), (1.9) и интегрального уравнения теплового пограничного слоя показаны на рис. 1.16 и 1.17,а (местная теплоотдача) и на рис 1.17,6 (средняя теплоотдача). [c.47] Здесь скорость потока отнесена к самому узкому поперечному сечению канала, где установлен поперечно-обтекаемый цилиндр. Как определяющая используется средняя температура жидкости. [c.49] Приближенная методика расчета местной теплоотдачи цилиндра интегральным методом и соответствующая программа на ФОРТРАНЕ приведены в п. 5.3.3 и в приложении 5. [c.49] Изменение ах по длине трубы при турбулентном режиме показано на рис. 1.21. [c.51] Вернуться к основной статье