ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Список обозначений из "Конвективный тепло- и массообмен " Н — решение при постоянной по длине трубы плотности теплового потока на стенке Т—решение при постоянной температуре стенки. Значения других подстрочных индексов ясны т коитекста. [c.16] Одной из инженерных задач является расчет скоростей переноса энергии и вещества на поверхности раздела фаз в системах с движущимися средами (жидкими или газообразными). Чаще всего рассматривается перенос на поверхности твердого тела, омываемого потоком жидкости, но в некоторых технически важных системах перенос происходит на поверхности раздела жидкости и газа. [c.17] Если жидкость неподвижна, а у поверхности раздела фаз (которую мы в дальнейшем будем называть просто поверхностью) существуют нормальные к ней градиенты температуры или концентрации, то задача сводится к расчету теплопроводности или диффузии. Однако при движении жидкости перенос энергии и вещества происходит не только под действием градиентов потенциалов (как при теплопроводности и диффузии), но и совместно с движущейся жидкостью. Такой комплекс процессов переноса обычно называют конвекцией. Основной особенностью конвективного тепло- и массообмена, следовательно, является перенос энергии и вещества к поверхности или от нее как молекулярным путем, так и макроскопически с движущейся жидкостью. [c.17] Инженерные приложения конвективного тепло- и массообмена весьма разнообразны. Например, при расчете теплообменников задача сводится к определению тепловых потоков, передаваемых от одного теплоносителя к другому через разделяющую стенку. Для вычисления температуры охлаждаемой потоком воздуха лопатки турбины или горловины сопла ракеты требуется провести расчет только конвективного теплообмена. Однако если лопатка или горловина сопла охлаждаются подачей жидкости через пористую стенку, то необходим также расчет массопереноса. Когда для защиты поверхности от высокотемпературного газового потока используется испарение или выгорание самого материала стенки (абляция), перед нами другая комбинация процессов конвективного тепло- и массопереноса. Аэродинамический нагрев скоростных самолетов также определяется процессом конвективного теплообмена. Если развивающиеся при этом температуры столь высоки, что газ диссоциирует, возникают градиенты концентрации, и процесс теплообмена осложняется массопереносом. Действие пращевого психрометра тоже основано на комбинации процессов тепло- и массопереноса. Горение летучих топлив в воздухе представляет собой процесс тепло- и массообмена с химическими реакциями в зоне переноса. [c.18] Очевидно, задачи совместного тепло- и массопереноса с химическими реакциями являются наиболее сложными. Тем не менее большая часть этой книги посвящена конвективному теплообмену, так как будет показано, что ряд важных для приложений задач массопереноса и совместного тепло- и массопереноса после введения соответствующих упрощающих допущений приводится к тем же, что и для конвективного теплообмена, дифференциальным уравнениям. Поэтому многие результаты теории конвективного теплообмена можно непосредственно применять для решения задач массообмена, причем такие решения часто проще, чем при использовании более общего анализа. [c.18] Коэффициент теплоотдачи в сущности представляет собой гидродинамическую характеристику системы, тогда как разность температур — величина, несомненно, термодинамическая. Смысл применения уравнения (1-Г) состоит в том, что в большом числе технических приложений плотность теплового потока q o почти прямо пропорциональна ( 1—4), что обусловливает линейность соответствующего дифференциального уравнения. Мы столкнемся и со многими нелинейными задачами, когда коэффициент теплоотдачи а сам зависит от разности температур. Важно отметить, что уравнение (1-1), служащее определением а, остается при этом справедливым, однако применение коэффициента теплоотдачи в этих случаях уже не столь целесообразно. [c.19] Основная цель настоящей книги состоит в том, чтобы в наиболее простой форме изложить методы вычисления функций а и для многих инженерных задач. Зная а, мы при заданной разности температур можем вычислить q o, или наоборот. Для решения задач массо-обмена и совместного тепло- и массообмена мы должны также научиться вычислять В, хотя В и не является столь простой величиной, как разность температур в задачах теплообмена. [c.20] При решении практически всех задач конвективного тепло- и массообмена вначале должна быть решена гидродинамическая задача, конечно, если она не является полностью сопряженной с соответствующей задачей тепло- или массообмена. Хотя эта книга и не претендует на роль учебника по механике вязкой жидкости, мы сочли уместным посвятить значительную ее часть изложению теории динамического пограничного слоя, чтобы заложить фундамент, на котором может быть построена теория конвекции. [c.20] И последнее замечание — относительно способа вывода дифференциальных уравнений в частных производных. В наиболее общей форме эти уравнения весьма громоздки, и основные физические законы, на основе которых они получены, часто затемняются алгебраической сложностью самих уравнений. Чтобы сделать вывод дифференциальных уравнений простым и ясным, мы проводим его для двумерного случая и одновременно пользуемся обычным приближением пограничного слоя. Затем мы обобщаем уравнения на трехмерный случай, устраняем приближение пограничного слоя и, наконец, записываем уравнения в векторной форме. При таком подходе все выводы становятся ясными и очевидными, и мы не только ничего не теряем, но и значительно выигрываем в смысле простоты алгебраических преобразований. [c.20] Решать мы будем обычно только уравнения пограничного слоя, но при необходимости в нашем распоряжении всегда будут более общие уравнения. [c.20] Вернуться к основной статье