ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Гартнетт, К. Гейзли, Обобщенное рассмотрение методов охлаждения путем подвода массы в ламинарный пограничный слой пластины из "Тепло- и массоперенос Том 3 Общие вопросы теплообмена " Аналогичные формулы вида (3) были получены и другими исследователями [Л. 4—6]. [c.22] Расчет пористого охлаждения методом вдува в пограничный слой через пористую стенку наиболее детально был сделан Эккертом [Л. 7]. Он основан на решении системы дифференциальных уравнений тепло-и массопереноса для ламинарного пограничного слоя при обтекании плоской пористой пластины газом. При расчете термодиффузией (эффект Соре) и диффузионной теплопроводностью (эффект Дюфо) пренебрегали как величинами малыми. [c.22] Кроме того, предполагалось, что линейная поперечная скорость Vw измепяется вдоль поверхности (по направлению х) обратно пропорциональна / X. [c.22] Следовательно, Z не зависит от скорости движения воздуха, а зависит от психрометрической разницы At = ta—tb. [c.23] Сделаем ориентировочный расчет. Для Z=0,05 перепад температуры At будет равен 260° С. При расчете принималось 4 = 30 С, г = = 579 ккал-кг- , Ла = 0,33. Следовательно, только при температурном напоре Д = 260°С уменьщение коэффициента теплообмена будет порядка 10%. [c.23] Следовательно, уменьшение коэффициента теплообмена было больше чем в 3 раза. [c.23] Хотя этот анализ работы [Л. 8] носит несколько условный характер, так как испарение воды из пористой пластины происходило при турбулентном потоке, однако уменьшение коэффициента теплообмена с увеличением температурного напора At происходит вследствие других причин. Необходимо отметить, что при турбулентном обтекании влияние поперечного потока вещества на изменение коэффициента теплообмена будет меньше, чем при ламинарном обтекании. [c.23] Для анализа сложной задачи тепло- и массообмена при порпстом испарительном охлаждении воспользуемся методом О. Кришера [Л. 9]. Суть метода состоит в следующем. [c.24] Скорость потока ы является функцией координат, которая определяется из решения уравнения движения. В методе О. Кришера полагают, что и является постоянной величиной и равной средней скорости потока в пограничном слое (и = и). В действительных процессах постоянная скорость имеет место только при обтекании жидкости без трения, т. е. при очень малом коэффициенте внутреннего трения. В случае вязкой жидкости такое допущение ( м = н = сопз1) является некоторым приемом решения задачи теплообмена в пограничном слое. [c.24] Этот результат отличается от известной эмпирической формулы Nu = 0,66 )/Re только на 12%. Таким образом, предположение о постоянстве скорости и при решении дифференциального уравнения пограничного слоя вполне допустимо. [c.25] У края пластины (x = 0) температура поверхности тела ty, [ = г (х, 0)] равна температуре воздуха tw = ta), а на значительном расстоянии (л — оо) она равна температуре мокрого термометра (t,u = tb)- Следовательно, те М П е,р а т у р н ы й н а п о р At At = ta—ty,) изменяется от нуля у края пластины до постоянной величины (ta—tb). Это очень важный факт, определяющий специфику тепло- и массообмена при углублении поверхности испарения внутрь тела. Если испарение происходит на поверхности тела, то при адиабатических условиях температура поверхности тела постоянна и равна температуре мокрого термометра. [c.25] Из решения (24) мы получим (12), если положить К=оо (случай, когда испарение происходит на поверхности), так как при К=оо = l и N=1. Таким образом, безразмерная величина N характеризует относительное увеличение локального чила Нуссельта при испарении влаги из капиллярно-пористых тел по сравнению с испарением влаги на поверхности тела. [c.26] Анализ формулы (24) показывает, что величина N уменьшается с увеличением К, постепенно приближаясь к единице. [c.26] Из теории сушки влажных материалов известно, что расстояние поверхности испарения от поверхности тела в периоде постоянной скорости в первом приближении прямо пропорционально психрометрической разнице А/ (А/=4—1ь). Тогда безразмерная переменная К будет обратно пропорциональна ta—tb), а следовательно, и обратно пропорциональна числу Гухмана (A Gu- ). Отсюда следует, что что и имеет место в экспериментах по тепло- и массообмену в процессе сушки. [c.26] Только в периоде постоянной скорости температура поверхности испарения t x, — ) постоянна, начиная с критического влагосодержа-ния, ее температура увеличивается с течением времени сушки, постепенно приближаясь к температуре воздуха, которой она достигает при равновесном влагосодержании. Отсюда следует, что Nu в периоде падающей скорости будет уменьшаться с течением времени, постепенно приближаясь к числу Нуссельта для сухого тела. [c.26] Так как безразмерная переменная К обратно пропорциональна психрометрической разнице (/а—4), то число Нуссельта будет уменьшаться с увеличением ее или числа Gu. [c.27] Испарение капель в пограничном слое мы называем объемным испарением, оно является объемным источником пара и отрицательным источником тепла в уравнениях пограничного слоя. При наличии объемного испарения правая часть уравнения (8) будет содержать третий член, равный г/, где /—объемная мощность источника пара, кг м ч). [c.28] Перепад температуры At = t x, у)—//,] изменяется в направлении координат X и у. Относительная величина MjTa характеризует локальную термодинамическую интенсивность испарения. Максимальное значение этой величины равно числу Гухмана Gu. С этой точки зрения Gu характеризует потенциальную возможность влажного воздуха при объемном испарении. Гипотеза объемного испарения нуждается в подтверждении прямыми опытами. [c.28] Второй причиной интенсификации процесса теплообмена при испарении является нарушение пристенного пограничного слоя очаговыми процессами испарения. При испарении жидкости при обычном температурном давлении объем вещества увеличивается примерно в 10 раз, а при конденсации пара происходит такое же уменьшение объема. В результате очаговых процессов испарения и конденсации происходит нарушение структуры ламинарного пограничного слоя, что ведет к интенсификации тепло- и массообмена. Особенно ярко этот эффект проявляется при испарении в вакууме, когда изменение объема при фазовых превращениях достигает порядка 10 . Это приводит к увеличению коэффициентов теплообмена примерно на один порядок. [c.28] Вернуться к основной статье