ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Математическое описание из "Экспериментальное исследование процессов теплообмена " Теоретические предпосылки дают возможность правильно поставить экспериментальное исследова.ние и найти метод обработки и обобщения полученных из 0пы-та результатов. Ниже приводится математическое описание для наиболее простого случая конвективного теплообмена, когда -пренебрегается теплотой трения и расширения (сжатия). Кроме того, принимается, что температурные перепады в потоки жидкости невелики, вследствие чего можно считать физические параметры жидкости не зависящими от температуры. [c.136] Аналогичные уравнения имеют место для проекций сил на оси у и, 2. Дифференциальное уравнение движения выражает распределение скорости в движущемся лотоке жидкости в зависимости от времени in координат. [c.137] Уравнение сплошности (показывает, что изменение массы элементарного объема жидкости во времени равно 1нулю. [c.137] Аг —разность между их значениями. [c.138] Найти функцию / аналитическим путем в общем виде не представляется возможным. Для получения необходимых зависимостей, выражающих теплоотдачу, используется теория подобия. [c.138] Теория лодобия представляет собой метод определения вида формул, которые выражают искомую зависимость теплоотдачи от различных физических величин без непосредственного интегрирования уравнений. [c.138] В основу теории подобия положена идея о некоторых преобразованиях переменных, входящих в уравнения при использовании понятия о так называемых подобных явлениях. К подобным относятся физически одинаковые явле.чия, которые протекают в геометрически подобных областях, имеют подобные поля для каждой из физических величин, характеризующих эти явления. [c.138] Критерии подобия представляют собой безразмерные комплексы, состоящие из нескольких физических величин, и выступают в качестве новых переменных вместо прежних размерных величин. Установление вида критериев и общей зависимости между ними производится отдельно для той или иной физической задачи. Применительно к процессам конвективной теплоотдачи эти зависимости часто носят качественный характер. [c.139] Количественная связь. между критериями подобия в этом случае устанавливается экспериментальным путем. Предварительный теоретический анализ математического описания с помощью теории подобия, предшествующий эксперименту, дает пути для правильной его постановки и использования полученных в нем результатов, так как теория подобия позволяет предварительно установить наиболее существенные закономерности для исследуемых физических явлений в виде критериальных зависимостей. Критериальные уривнения являются исходными для построения опытной методики, основной формой обработки полученных опытных данных при исследовании единичного явления. После проведения экспериментов и обработки его результатов критериальное уравнение становится основным расчетным уравнением для данной группы подобных явлений. [c.139] Значки у масштабных величин, входящих в критерии подобия, опущены, так как при их выборе никакие ограничения на них не накладывались. [c.141] Следовательно, процесс конвективной теплоотдачи, при рассматриваемых условиях, характеризуется пятью критериями подобия. Критерии Nu (Нуссельта и Ей (Эйлера) содержат соответственно неизвестные коэффициент теплоотдачи а и падение статического давления Ар, обусловленного гидравлическими сопротивлениями при движении жидкости. Поэтому они являются определяемыми критериями подобия остальные три Ре, Gr, Re —независимыми или определяющими критериями. [c.141] Полученным критериям можно придать определенное физическое содержание. [c.142] Приближенная оценка физического содержания отдельных (ритериев полезна, так как она позволяет уяснить наиболее существенные стороны исследуемых физических явлений. [c.142] Численным значением критерия Нуссельта обычно характеризуется интенсивность процесса конвективного теплообмена между поверхностью твердого тела п окружающим потоком жидкости или газа, поэтому его можно назвать безразмерным коэффициентом теплоотдачи. [c.142] Его можно рассматривать также как меру отношения плотности конвективного теплового потока к плотности теплового потока за счет теплопроводности жидкости в слое толщиной I лри одинаковых температурных напорах в обоих случаях. [c.142] Все рассмотренные критерии подобия имеют нулевую размерность. Определяющая температура, по которой выбираются физические параметры, может быть выбрана произвольно. Она принимается в основном из соображений удобства расчетов. В качестве определяющей температуры наибольшее распространение получили средняя температура жидкости и средняя температура пограничного слоя. Но применяются и другие. [c.143] Формально такой же вид имеет критериальная зависимость для развитого турбулентного режима течения, поскольку интенсивность свободного движения пренебрежимо мала по сравнению с вынужденной конвекцией. Он имеет место при числах Рейнольдса, значительно превышающих критическое значение теплоотдача для этих процессов теплообмена отличается большой интенсивностью по сравнению с вязкостным режимом. [c.144] Вернуться к основной статье