ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Распространение тепла конвекцией и характер течения жидкости из "Теоретические основы теплотехники " Две величины коэффициент теплопроводности Я и коэффициент теплоотдачи а, о которых шла речь в преды-душ,ей главе, качественно определяют коэффициент теплопередачи к, характеризующи теплообмен между телами. [c.227] Первый из этих коэффициентов как было установлено, ссть физическая константа, т. е. величина, определяюш,ая физические свойства тела. Д,ля каждого тела значение коэффициента теплопроводности можно найти экспериментально. Данные о neiM обычно сводят в таблицы, которые н используются при решении задач. [c.227] Сложнее обстоит дело, когда нужно определить значение коэффициента теплоотдачи а (а следовательно, и коэффициента теплопередачи к) при решении той или иной задачи. [c.228] Изучение явления передачи тепла между движущейся жидкостью и твердой стенкой показало, что скорость передачи тепла зависит от многочисленных факторов и прежде всего от характера и скорости движения жидкости, от температуры жидкости и стенки, плотности жидкости и других ее физических свойств (вязкости, теплопроводности), а также от линейных размеров и конфигурации поверхности, воспринимающей тепло таким образом, коэффициент теплоотдачи — это величина, находящаяся в сложной зависимости от ряда факторов и для своего определения требующая анализа всех обстоятельств, сопровождающих процесс перехода тепла. [c.228] В первую очередь теплоотдача зависит от характера движения С жидкости. [c.228] Ввиду наличия внутреннего трения скорость сильно изменяется по сечению канала, уменьшаясь от центра к стенкам. Картина распределения скорости для ламинарного течения в круглой трубе представлена на рис. 6-1. [c.228] На достаточном удалении от начала трубы кривая AB , называемая профилем скоростей, представляет собой параболу. [c.228] Л1аксимальная скорость по оси трубы в этом случае вдвое больше средней скорости. [c.228] Турбулентное движение представляет собой беспорядочное, хаотическое движение жидкости. Здесь нет параллельно направленных струек. Траектория частиц — не прямые линии, идущие вдоль линии потока, а сложные пространственно расположенные кр щие. [c.228] Каждая частица, двигаясь здесь по общему направлению потока (например, вдоль трубы) с некоторой скоростью, испытывает, кроме того, случайные отклонения, так называемые пульсации скорости как в поперечных направлениях, так и вдоль общего движения. Распределение скоростей по сечению здесь иное скорость в центре сечения в 1,2— 1,3 раза больше средней скорости. [c.229] Рейнольдс, изучавший движение жидкости в трубе, нашел, что характер движения жидкости определяется значением безразмерного комплекса величин (odp/Tj, носящего теперь его имя (число, или критерий Рейнольдса) и обозначаемого Re. Здесь а — средняя скорость движения жидкости d — диаметр трубы р — плотность жидкости т) — вязкость жидкости (об единицах измерения плотности и вязкости — см. дальше в этом параграфе). [c.229] При значениях числа Re, меньших 2 320, движение носит ламинарный характер, свыше этого значения — турбулентный. [c.229] Правда, принимая особые меры, можно получить ламинарный характер движения при значениях Re, превышающих 2 320 с другой стороны, при меньших значениях числа Re можно получить турбулентное движение, но как то, так и другое будет иметь неустойчивый характер. [c.229] Различному по характеру движению — ламинарному и турбулентному — соответствуют и разные условия распро странения тепла. При ламинарном движении отсутст вует перемешивание отдельных струй или слоев жидкости поэтому при наличии разности температур в направлении перпендикулярном движению, в этом направлении уста навливается поток тепла за счет теплопровод и о с т и, т. е. за счет передачи энергии от молекул к моле кулам, как это происходит в твердом теле. Ввиду того что теплопроводность жидкостей мала, распространение тепла при ламинарном движении очень слабое. [c.229] При турбулентном движении жидкости вследствие наличия пульсаций происходит перенос элементов жидкости в направлении, перпендикулярном стенке вместе с этими элементами переносится и тепло, так как отдельные более горячие слои жидкости перемешиваются с другими более холодными слоями. Поэтому при турбулентном движении теплообмен между жидкостью и стенкой происходит более интенсивно, чем в случае ламинарного движения. [c.229] До сих пор мы рассматривали движение лишь с точки зрения его характера и предполагали, что оно вызвано какой-либо внешней силой (действием вентилятора, насоса). Такое движение жидкости называется вынужденным. [c.230] Однако движение жидкости может происходить и без внешней побудительной силы, а за счет разности плотностей, возникающей вследствие разности температур в жидкости. Такое движение, например, возникает в помещении около нагретой батареи отопления или в сосуде с водой, подогреваемой снизу. Это движение жидкости называется свободным (естественная конвекция). [c.230] Скорость движения жидкости при этом определяется величиной разности температур между жидкостью и стенкой само же движение по своему характеру может быть как ламинарным, так и турбулентным. [c.230] В заключение этого параграфа остановимся на определении упомянутой физической константы — вязкости и укажем, в каких единицах эта величина измеряется в технических расчетах. [c.231] Г] — коэффициент вязкости или коэффициент внутреннего трения. [c.231] Вернуться к основной статье