ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Масленников, Экспериментальное определение характеристик теплового излучения при прогреве тел радиацией в лучепрозрачной среде из "Тепло- и массоперенос Том 3 Общие вопросы теплообмена " Основными вопросами проблемы )Переноса количества движения и энергии в разреженных газах являются вопросы, связанные с выяснением границ применимости уравнений обычной газодинамики и вопрос о том, какие методы следует применять в тех условиях, когда методы классической гидроаэродинамики е могут быть использованы. Вполне исчерпывающий ответ на эти вопросы может быть получен, очевидно, лишь в результате систематического исследования. проблемы переноса одновременно теО рет ическими и экспериментальными средствами. Причем при теоретическом рассмотрении условий применимости дифференциальных уравнений классической гидроаэродинамики особое внимание должно быть обращено на тщательный анализ исходных лоложений, лежащих в основе кинетического уравнения Больцмаиа, из которого выводятся уравнения гидроаэродинамики. [c.514] Необходимо подчеркнуть, что формулы (1) и ( 2) для скольжения и температурного скачка были получены в том предположении, что значения градиентов температуры и макроскопической скорости газа на средней длине свободного пути молекул пренебрежимо малы. В условиях, отвечающих этому весьма существенному допущению, указанные формулы были экспериментально проверены в работах ряда авторов [Л. 3—9]. В частности, измерения коэффициента температурного скачка до сих пор проводились в условиях покоящегося газа относительно стенки. Между тем знание коэффициентов температурного скачка и скольжения в условиях значительных градиентов температуры и скорости на средней длине свободного пробега молекул имеют в настоящее время важное значение для практики. Публикуемые в настоящем докладе результаты по исследованню влияния величины градиента скорости течения и градиента температуры на величину скольжения и температурного скачка следует рассматривать как попытку пополнить сведения в этом аправлении. [c.515] В экспериментах по скольжению и температурному скачку использованы стационарные методы. Для определения коэффициента скольжения производились измерения гидродинамических потерь при установившемся течении разреженного воздуха по круглым цилиндрическилМ трубкам. Минимальное среднее давление на измеряемом участке трубки было порядка ГО атм, что соответствовало значению числа Кнудсена л/2 / около 0,3. [c.515] Определение коэффициента температурного скачка y основано на измерении стацион арных тепловых потерь с поверхности нагретой нити при продольном обтекании ее установившимся потоком разреженного воздуха. При течении газа по цилиндрическому кольцевому каналу, образованному тонкой нитью и соосной с ней трубкой, диаметр которой. (2 Г2) на несколько порядков превосходил диаметр (2 I l) нити, около поверхности последней можно было достигать высоких значений градиента температуры (Ю epadj M.) и скорости (10 сек ) при небольшой разности температур между стенками (Юн-20° С) и при довольно умеренных средних скоростях течения газа по камалу (до 100 м сек). [c.515] В рабочую трубку воздух поступал из форкамеры через плавно обтекаемой формы входной участок. Движущей силой потока являлся перепад давления на концах рабочей трубки. Этот перепад поддерживался постоянным в течение опыта путем непрерывной откачки трубки насосами с одного ее конца и натеканием газа в форкамеру из системы очистителя на друго-м конце. Натекание газа регулировалось игольчатым натекателем или же калиброванными капиллярами. [c.515] Совместное рассмотрение дифференциального уравнения энергии и уравнения движения при принятых граничных условиях позволяет найти решение для поля температур в кольцевом канале лищь в предположении отсутствия продольного градиента температуры. При наличии же продольного градиента температуры на стенке (даже постоянного по потоку) решение дифференциального уравнения энергии в движущемся газе представляет большие трудности и, по-видимому, не может быть получено в замкнутом виде. [c.516] Для нахождения связи интересующей нас величины температурного скачка у с измеряемыми в опыте величинами для случая, когда имеется известный градиент температуры вдоль нагретой стенки, мы исходили из непосредственного рассмотрения теплового баланса с учетом указанных выше условий на границе. [c.516] Здесь приняты следующие обозначеиия j — тепловой эквивалент работы, / — величина тока, — омическое сопротивление нити на измеряемом участке канала длиною / остальные обозначения сохраняют прежний смысл. [c.517] Левая час1ъ последнего равенства содержит количество теплоты, поступающей за секунду в газ на измеряемом участке канала, количество тепла, теряемое нитью при ее нагревании электрическим током, и энергию движения, преобразуемую вязкими силами в пристеночном, слое в тепло. [c.517] Равенства (1) — (6) и были использованы нами для нахождения значений постоянных скольжения и температурного скачка по остальным величинам, измеряемым в опытах. [c.517] Распределение статического давления газа вдоль потока на измеряемом участке канала 2 имеет прямолинейный характер. Вид полученной закономерности Р = Р(2)является характерным для ламинарной формы течения газа по цилиндрической трубе. [c.517] На рис. 1 представлена зависимость от среднего давления Р величины GjPAP секундного расхода массы газа, при единичном перепаде давления на измеряемом участке канала ], приведенной к давлению, равному единице. Экспериментальные точки располагаются около сплошной кривой, представляющей собой гиперболу, асимптотами которой являются ось ординат и прямая, параллельная оси абсцисс и смещенная вверх относительно нее на 4,4 единицы масштаба. [c.517] Такая зависимость изменения величины GjPAP с давлением газа объясняется проявлением эффекта скольжения разреженного газа на стенках. [c.517] Второе слагаемое уравнения (7) является поправкой на скольжение. Эта поправка тем значительнее, чем более разрежен газ. [c.518] Здесь коэффициент скольжения заменен отношением шостоянной скольжения а к давлению газа. [c.519] Значения постоянной скольжения а, полученные в условиях значительных градиентов скорости течения газа, оказались совпадающими с теми, которые ранее были найдены для условий чрезвычайно малых изменений макроскопической скорости на средней длине свободного пути молекул. Результаты исследований течения разреженного газа со скольжением приводят к выводу, что классическая теория аэрогидродинамики в приближении Навье — Стокса согласуется с опытом в более широких гр-а-ницах условий относительно степени разреженности среды и величины градиентов скорости течения газа. Этот вывод подтверждается излагаемыми ниже результатами исследования теплообмена при неизотермическом течении разреженного газа, в котором были достигнуты градиенты скоростей значительно более высокого порядка (10 сек- ). [c.521] Вернуться к основной статье