ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы ТЕПЛООТДАЧА Новиков. Условия подобия процессов передачи тепла при переменных свойствах жидкости из "Вопросы теплоотдачи и гидравлики двухфазных сред " Законы подобия для теплопередачи в потоке жидкости формулируются, как известно, в виде условий, накладываемых на характеристические размеры находящихся в потоке (или ограничивающих поток) твердых тел, скорость течения и разность температур между твердым телом и жидкостью. Все эти три параметра входят в граничные условия основных уравнений — сохранения энергии и движения — и посредством их определяют общие решения. Последние будут содержать значения вязкости и теплопроводности жидкости. Во всех известных методах установления законов подобия коэффициенты вязкости и теплопроводности рассматриваются как постоянные величины. Такое приближение обусловлено тем, что общий вид функциональных зависимостей для коэффициентов вязкости и теплопроводности считается неизвестным оно справедливо только в том случае, когда разности температур в различных точках жидкости достаточно малы. Полученные в этих предположениях критерии подобия не определяют полного подобия, а характеризуют по существу только внешнее подобие процессов теплопередачи в разных жидкостях совокупность их в ряде случаев является недостаточной, а форма написания — не очевидной. [c.7] В связи со сказанным и с учетом того, что физические свойства жидкости в некоторых практически интересных областях, например критической и закритической области, претерпевают значительные изменения и не могут считаться постоянными, становится необходимым соответственно изменить и дополнить существующие методы установления законов подобия передачи тепла. [c.7] Это дополнение, т. е. выяснение условий полного подобия процессов передачи тепла при переменных свойствах жидкости, может быть осуществлено на основе теории термодинамического подобия, поскольку последняя позволяет установить общие функциональные зависимости для коэффициентов вязкости и теплопроводности. [c.7] Различные вещества, удовлетворяющие одному и тому же закону соответственных состояний, называются, как известно, термодинамически подобными. [c.8] Из этого уравнения следует, что поделенная на абсолютную температуру элементарная теплота процесса, отнесенная к 1 молю вещества, есть для термодинамически подобных веществ универсальная функция приведенных параметров я, т и JR [Л. 1]. [c.8] Применим основное уравнение (1) к происходящим в потоке жидкости процессам выделения тепла из-за действия сил внутрен него трения и теплопроводности. [c.8] Предположим, что рассматриваемые жидкости термодинамически подобны и имеют при одинаковых приведенных температурах равные значения теплоемкостей q. [c.10] Очевидно, что в безразмерных координатах X, 0, связанных непосредственно с молекулярными свойствами вещества, все термодинамически подобные вещества будут двигаться одинаковым образом, так что изменение состояния любого из них в зависимости от X или 0 будет одинаковым или, что то же самое, при равных X и 0 вещества будут иметь одинаковые значения приведенных параметров я, ф, т, т. е. будут находиться в соответственных состояниях. [c.10] Уравнение (8) достаточно хорошо согласуется с опытными данными. Чтобы показать это, воспользуемся, например, экспериментальными значениями вязкости сжиженных газов [Л. 2, Л. 3J, т. е. значениями т] на левой пограничной кривой. В этом случае в уравнении (8) из двух переменных я и т остается лишь одна независимая переменная, в качестве которой можно взять приведеннзгю температуру т. [c.11] Из табл. 1 и 2 следует, что величина М с точностью до 5—10% действительно имеет для термодинамически подобных веществ одно и то же значение при одинаковых т. При этом нужно иметь в виду, что данные различных авторов для вязкости расходятся между собой на 10—15% (так, например, по Руденко для Ог приТ = 90,1 К i] = 190.10 GS, а по Герфу иГалкову — 218. 10 GS). [c.12] Из уравнения (9) видно, что коэффициент теплопроводности X имеет тем большее значение, чем выше критическое давление рассматриваемого вещества и чем ниже его критическая температура Tgp и молекулярный вес М. [c.12] Уравнение (9) получено на основе того же общего метода, что и известное уравнение (8) для вязкости. Это позволяет предполагать, что уравнение (9) будет полностью соответствовать опытным данным по теплопроводности термодинамически подобных веществ. Действительно, экспериментальные значения коэффициентов теплопроводности хорошо согласуются с общей зависимостью (9). [c.13] Полученные общие зависимости для коэффициентов вязкости и теплопроводности могут быть использованы при установлении законов подобия процессов передачи тепла в потоке жидкости. Очевидно, что для полного подобия процессов передачи тепла в разных жидкостях необходимо, чтобы, во-первых, эти жидкости были термодинамически подобными (т. е. удовлетворяли бы одному и тому же приведенному уравнению состояния), во-вторых, находились бы в соответственных состояниях и, в-третьих, имели бы равные значения критериев подобия, характеризующих условия на границе жидкость — твердое тело . [c.13] Вернуться к основной статье