ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Некоторые положения гидродинамики из "Общая теплотехника Издание 2 " Р аспространение тепла в движущихся жидкостях и газах происходит как путем теплопроводности, так и при помощи конвекции, т. е. прямого перенесения тепла массами жидкости, имеющими более высокую температуру и занимающими при движении место более холодных масс. [c.105] Рассмотрим поэтому кратко те положения науки о движении жидкости—гидродинамики, знание которых необходимо для изучения теплоотдачи конвекцией. Мы будем здесь называть жидкостью как капельные жидкости, так и газы, причем ограничимся случаем движения газов со скоростями, небольшими по сравнению со скоростями звука и, следовательно, малым относительным изменением давления, что позволяет пренебрегать сжимаемостью газов. [c.106] Движущая сила при вынужденном движении в прямой трубе. [c.106] В зависимости от причины, вызывающей движение жидкости, различают движение в ы-нужденное и свободное. [c.106] Вынужденное движение жидкости вызывается работой насоса, вентилятора, дымовой трубы или другого устройства, причем между входом и выходом из канала, по которому движется жидкость, устанавливается определенная разность давлений. Движущая сила в данном случае непосредственно связана с этим перепадом давления. [c.106] Для идеальных газов V =. [c.106] Движение жидкости может иметь ламинарный или турбулентный характер. [c.106] При ламинарном движении жидкость образует отдельные несмешивающиеся струи, которые следуют очертаниям канала или стенки. Если не происходит изменения внешних условий, то после некоторого начального или переходного промежутка времени движение делается стационарным, т. е. скорость в каждой точке пространства остается неизменной. [c.106] Вблизи стенки пульсации скорости уменьшаются, и при турбулентном движении всей основной массы жидкости около стенки сохраняется тонкий пограничный слой, движущийся ламинарно. В пределах этого слоя толщиной всего в несколько процентов или долей процента от радиуса трубы, скорость жидкости резко меняется от нуля на самой стенке до 0,3- -0,7 средней скорости—на условной границе с турбулентным ядром потока (фиг. 2-13). [c.107] Значения коэффициента динамической вязкости воды, воздуха и дымовых газов наряду с коэффициентом теплопроводности и другими величинами, необходимыми при расчетах теплопередачи, приводятся в табл. [c.108] Для идеальных газов р. не зависит от давления для жидкостей влияние давления очень мало. [c.108] Движение в трубе происходит ламинарно при числе ii,e ниже некоторого критического значения, около / е=г2 300, что, согласно формуле (2-31), может получиться при малых скоростях, в трубах малого диаметра или при очень вязких жидкостях. [c.108] При ламинарном движении жидкости переход тепла от жидкости к стенке (или наоборот), т. е. в направлении, перпендикулярном к движению слоев жидкости, совершается только путем теплопроводности. При турбулентном же движении благодаря поперечным пульсациям скорости перенос тепла к стенкам происходит как путем теплопроводности, так и (гораздо более интенсивно) с помощью конвекции, за исключением лишь тонкого пограничного слоя, где, как и при ламинарном течении, действует только теплопроводность. В результате коэффициент теплоотдачи к стенке при турбулентном движении значительно выше, чем при ламинарном. [c.109] Различие в характере движения жидкости резко сказывается на величине гидравлического сопротивления трубы или канала. [c.109] При ламинарном движении сопротивление вызывается лишь вязкостью жидкости, т. е. трением параллельных движущихся с разной скоростью слоев, что и приводит к параболическому распределению скоростей. При турбулентном движении частицы жидкости попадают под влиянием поперечных пульсаций из области более низких скоростей на место более быстро движущихся частиц и вызывают сильное торможение последних и наоборот. В результате такого перемешивания про-фи.шь скоростей в турбулентном ядре потока выравнивается, в ламинарном же пограничном слое, где действует только вязкое трение, касательное усилие по формуле (2-28) возра-стаег из-за большего градиента скорости, а следовательно, по закону равенства действия и противодействия, возрастает и сопротивление, которое стенки канала оказывают потоку. [c.109] Так же сильно сказывается различие в характере движения и на интенсивности теплообмена. [c.109] Для прямой трубы коэффициент гидравлического сопротивления пропорционален длине трубы I и обратно пропорционален диаметру й, т. е. [c.109] Коэффициент тренияС обычно при турбулентном течении лежит в пределах 0,02- -0,04. Он зависит от кинематического критерия Йе и шероховатости стенок трубы. [c.109] Если трубопровод или канал, по которому движется жидкость, не прямой, а имеет изгибы, колена, на нем установлены тройники, вентили, задвижки и т. п., то они вследствие появляющихся завихрений потока вызывают добавочное, иногда очень большое сопротивление движению, уже прямо не связанное с трением жидкости о стенки. [c.109] Вернуться к основной статье