ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Теплоотдача при турбулентном течении из "Основы теории теплопередачи " Механизм турбулентного трения и турбулентного переноса тепла настолько сложен, что полное теоретическое исследование его пока не представляется возможным. Оставляя в стороне анализ тонкой структуры турбулентности, приходится прибегать к закономерностям, характеризующим осредненные по времени величины. При этом вводится ряд полуэмпирических допуи еннй, и решение задач становится более или менее приближенным. Однако,как показывает обширный опыт, во многих случаях результаты люжно сделать вполне достоверными и с успехом использовать их для инженерных расчетов. [c.115] Рассдютрим в общих чертах одну очень ценную идею, которая позволяет просто найти количественное соотношение между гидродинамическим сопротивлением и конвективной теплоотдачей. [c.115] Поскольку турбулентное ядро отделено от стенки вязким подслоем, количество теплоты, пришедшее из турбулентного ядра течения к внешней границе этого подслоя, проходит сквозь последний далее к стенке путем теплопроводности. Так как внутри подслоя конвективный перенос тепла полностью отсутствует, то там поток тепла в направлении к стенке остается неизменным, представляя собой искомую величину тепловой нагрузки д. [c.116] Перемещающееся поперек оси трубы количество движения о с-ловливает возникновение касательного напряжения трения на границе турбулентного ядра. Так как инерционные силы внутри подслоя отсутствуют, то эта же величина касательного напряжения дает напряжение трения т на поверхности стенки. [c.116] Соответственно, располагаемое количество движения равно секундной массе ры , протекающей сквозь площадку в 1 л помноженной на среднюю скорость потока относительно той скорости ш, которая имеется в месте перехода турбулентной области в вязкий подслой. Поэтому поток располагаемого количества движения определяется как рю(ю—11 ). [c.116] Ее можно было бы вывести прямо из пропорции (4-49), положив = О и ш = 0. С физической стороны это значит, что закономерности, свойственные турбулентной области, распространяются вплоть до стенки, как если бы вязкого подслоя не было. Конкретнее говоря, при Рг = 1 количественное соотношение между эффектом, подтормаживания жидкости и количеством переносимого в направлении к стенке тепла одинаково в турбулентном и вязком течениях. Практически именно так обстоит дело при течении газов. Однако для жидкостей, в особенности очень вязких, соответствующая поправка должна быть введена. [c.117] Определение величины хаЧш принадлежит к числу задач гидромеханики турбулентных течений и здесь не будет затронуто. Нужно только заметить, что указанная относительная скорость является слабой функцией от числа Рейнольдса. Грубо приближенно ее можно оценить числом 1/3. [c.117] Легко видеть, что левая сторона формулы (4-50) представляет собой кОлМбинацию хорошо известных нам безразмерных переменных, часто называемую в современной литературе числом Стэнтона [51] . [c.117] Опыт показывает, что приведенные соотношения оправдываются в умеренно широком диапазоне чисел Прандтля хорошо, в особенности если ввести в них поправочный коэффициент, слабо зависящий от числа Рг. Полного соответствия и нельзя ол ндать, принимая во внимание относительную примитивность заложенной в основу теории физической схемы. Специальное исследование аналогии Рейнольдса, в которое мы не станем углубляться, показывает, что она имеет точный смысл только при том условии, когда распределения скоростей и тедшературных напоров сохраняются во всех поперечных сечениях потока взаимно подобными. Это заведомо не может строго соблюдаться в тех случаях, когда давление изменяется вдоль обтекаемой поверхности, как это происходит при течении внутри трубы. Кроме того, вовсе не обязательно предполагать, что происходит одновременное затухание эффектов пульсационного переноса количества движения и теплоты. В настоящее время можно считать установленным, что оба эффекта развиваются параллельно, но отнюдь не идентично. Наконец, принятая двухслойная схема, конечно, только грубо воспроизводит действительность. Лучший результат должна давать схема, предусматривающая наличие переходной зоны между турбулентным течением и вязким подслоем (теория Кармана — Шваба). [c.118] Вернуться к основной статье