ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Критериальные уравнения конвективного теплообмена. .. - . УЖа Условия подобия конвективного теплообмена из "Теплотехника " Для изучения турбулентного движения изложенный выше теоретический подход невозможен. По этой причине получают большое значение решения, основанные на теории пограничного слоя, основы которой были заложены Л. Прандтлем в 1904 г. применительно к гидродинамике. [c.154] В теории пограничного слоя предполагается, что м(эжно выделить в потоке две области внешний поток и тонкий пограничный динамический рлой, внутри которого сильно проявляется вязкость, сказывающаяся в резком изменении скорости потока. [c.154] На рис. 12-2 показана схема пограничного слоя хорошо обтекаемой пластины. Скорость wq и температура to набегающего потока постоянны. Предполагается безотрывное обтекание поверхности. Около поверхности скорость течения очень быстро падает до нуля вследствие действия сил вязкости. Жидкость как бы прилипает к поверхности, вследствие чего образуется тонкий динамический пограничный слой, в котором скорость изменяется от нуля на поверхности до скорости потока вдали от поверхности. [c.154] В турбулентное. Однако и в турбулентном пограничном слое можно выделить ламинарный вязкий подслой, в пределах которого скорость особо круто возрастает. [c.155] Толщина пограничного слоя зависит от формы и размеров теплоотдающей поверхности, так как при изменении формы и размеров ее изменяется и характер обтекания. Следовательно, будет изменяться и интенсивность теплоотдачи. [c.155] Изменение температуры потока показано на рис. 12-3 она сильно изменяется от значения i температуры стенки до — температуры внешнего потока. [c.155] Кружилиным, по аналогии с динамическим пограничным слоем, было введено понятие теплового пограничного слоя, в пределах которого изменяется температура от U до U. [c.155] Толщина теплового слоя отличается от толщины динамического слоя и их соотношение определяется величиной йт/б 1/1/ Рг, но для газов и горячей воды эти толщины практически совпадают, т. к. критерий Рг близок к единице. [c.155] Толщина пограничного слоя обратно пропорциональна критерию Рейнольдса Re = wdjy. Для данного канала и текущей среды чем больше скорость (вдали от стенки) газа, тем меньше толщина пограничного слоя. Поэтому для интенсификации теплоотдачи принимают повышенные скорости и стараются турбулиэировать поток, применяя те или другие технические приемы. Поверхностям нагрева придают форму, обеспечивающую завихрение потока теплоносителя или вызывающую его прерывистость, Это касается в первую очередь газообразных теплоносителей, у которых коэффициенты теплоотдачи невелики. [c.156] Из-за большого числа переменных очень трудно вывести формулы для расчета коэффициентов теплоотдачи математическим путем. Теория пограничного слоя оказалась весьма плодотворной и, пользуясь ей, можно дать приближенные аналитические решения, которые дают хорошую сходимость с практикой. Но чаще всего значения коэффициентов теплоотдачи определяют по экспериментальным формулам. Однако непосредственные опытные исследования без научно-теоретического обоснования потребовали бы проведения огромного количества экспериментальных работ, так как для каждого конкретного (единичного) влияния необходимо было бы осуществлять самостоятельное изучение. [c.156] Ранее [см. формулу (11-45)] было показано, что [а/Д] = 1 это означает, что и сам комплекс безразмерен. [c.157] Внешне критерий Нуссельта имеет вид, аналогичный критерию Био, разница заключается в том, что коэффициент теплопроводности в первом случае берется для газов, а во втором для обтекаемого тела. [c.157] Объединение характерных величин в безразмерные критерии позволяет определить количественные соотношения множества явлений. [c.157] Нам удалось определить критерий Ей непосредственно из уравнения. [c.157] При приведении к безразмерному виду дифференциальных и других уравнений критерии точнее всего находят по методу масштабных преобразований [1]. [c.157] Каждый критерий и симплекс представляет одну переменную величину и, следовательно, вместо шести переменных в уравнении (12-12) в критериальном уравнении (12-15) фигурируют лишь три переменных. [c.159] Уравнение (12-15) является примером критериального уравнения. [c.159] Этот критерий часто используют в расчетах. [c.160] Обрабатывая опытные данные при составлении критериальных уравнений конвективного теплообмена, а также используя такие уравнения при расчетах выбирают определяющую температуру и определяющий размер каналов. Определяющей температурой может быть средняя температура жидкости, температура стенки или их комбинации. Физические константы жидкости (коэффициенты теплопроводности X и температуропроводности а, плотность р, коэффициенты динамической вязкости ц и кинематической v) определяют при средней температуре жидкости на расчетном участке. При расчетах за определяющий размер принимают для круглых труб диаметр, для каналов неправильной формы — эквивалентный диаметр, для пучков труб —диаметр трубок, для плиты —ее длину в направлении потока. [c.160] Вернуться к основной статье