Перенос конвективный при турбулентном течении

Формально такое явление наблюдается при рассмотрении турбулентного течения. Однако существенное отличие состоит в том, что пульсационная составляющая распределения скорости определяется периодической структурой поверхности раздела волновой пленки жидкости, определяемой из решения уравнения Навье-Стокса, а следовательно, не носит характер случайной величины, как это имеет место при турбулентном течении. Такой характер распределения скорости, представленный формулой (1.3.12), вносит существенные коррективы в природу уравнения конвективной диффузии для волновой пленки. На самом деле, если два первых члена уравнения (1.3.8) по форме напоминают уравнение переноса вещества в гладкой жидкой пленке (при а => 0), то его третий член ответствен за волновую природу массообмена. Этот член но форме напоминает добавку к потоку вещества, обусловленную турбулентным переносом. Но как и для случая распределения скорости (1.3.12), эта добавка носит периодический, а не случайный как это имеет место при турбулентном потоке вещества. [c.22]

Решение уравнений, описывающих процесс конвективного теплообмена, при соответствующих условиях однозначности позволяет определить температурное поле. Так проводится расчет теплообмена при ламинарном течении. Для расчета процессов теплообмена при турбулентном течении вместо уравнений (2-72) — (2-76) используются осредненные во времени уравнения энергии, движение и неразрывности и дополнительные соотношения, описывающие процессы турбулентного переноса [32, 47, 67]. Определив температурное поле, т. е. зависимость t=f(x, у, г, х) jio уравнениям можно вычислить д, Q, а и а. [c.158]

ДИФФУЗИЯ И КОНВЕКТИВНЫЙ ПЕРЕНОС ПРИ ТУРБУЛЕНТНОМ ТЕЧЕНИИ [c.452]

Конвективный теплообмен в значительной степени зависит от природы и режима движения жидкости. При ламинарном режиме течения (см. п. 2.3) отсутствует перемешивание отдельных слоев жидкости. Вследствие этого передача тепла от слоя к слою жидкости происходит только за счет теплопроводности. При турбулентном течении пульсации скорости вызывают перенос частиц жидкости в направлении,перпендикулярном к направлению течения и к стенке вместе с частицами жидкости благодаря перемешиванию слоев переносится и теплота. В результате интенсивность теплообмена [c.58]

При стабилизированном течении жидкости в канале конвективным переносом турбулентной энергии можно пренебречь. Тогда уравнение сохранения энергии турбулентности для течения [c.187]

Интенсивность конвективного тепло- и массообмена, выражающегося вторыми членами правой части уравнений (186) и (187), в очень сильной степени зависит от характера движения потока. В процессах горения, протекающих в потоке, наибольшее значение имеет турбулентное течение. Процессы тепло- и массообмена совершаются в этом случае не вследствие беспорядочного движения молекул, а вследствие перемещения целых молярных объемов. При турбулентном движении весь поток, как известно, заполнен беспорядочно движущимися вихрями, которые непрерывно возникают и исчезают. Вследствие непрерывного образования вихрей происходит перенос вещества, а при наличии различных газов — и их [c.89]

Большое значение в технике приобрели процессы теплообмена в движущихся средах. Как известно, течение любой жидкости или газа может быть разделено иа принципиально различные области ламинарного и турбулентного течения. Теплообмен при ламинарном и турбулентном течениях имеет различный Характер. Теплообмен в движущейся среде (жидкость или газ) представляет собой конвективный теплообмен, или. короче, конвекцию. При этом перенос тепла осуществляется путем перемещения объемов жидкости или газа, а следовательно, этот вид теплообмена неразрывно связан с переносом самой среды. Обычно при технических расчетах теплообмен между потоком жидкости, газа и поверхностью твердого тела называют конвективной теплоотдачей. Различают свободную (гравитационную) и вынужденную конвекции. [c.8]

Существенное влияние на процесс конвективного теплообмена оказывает характер движения жидкости, так как им определяется механизм переноса тепла. При ламинарном режиме течения частицы жидкости движутся не перемешиваясь, и перенос тепла по нормали к направлению движения осуществляется путем теплопроводности. При турбулентном режиме течения частицы жидкости движутся неупорядоченно, хаотически, направление и величина скорости отдельных частиц непрерывно меняются, а перенос тепла по нормали к направлению осредненного движения осуществляется как теплопроводностью, так и за счет пульсаций (конвекции), при этом пульсационный перенос может во много раз превышать передачу тепла теплопроводностью. [c.60]

Организованное движение жидкости может повысить интенсивность теплоотдачи при кипении. Степень этого влияния скорости течения жидкой фазы зависит от соотношения турбулентных возмущений, вызываемых организованным движением жидкости и собственно процессом парообразования. При достаточно большой плотности теплового потока интенсивность теплоотдачи практически перестает зависеть от скорости организованного движения жидкости, поскольку конвективный перенос в пристенной области определяется практически целиком развивающимся в ней процессом парообразования. В этом случае законы теплоотдачи в циркулирующей кипящей жидкости не отличаются от законов, установленных выше для кипения при свободной конвекции. [c.354]

Наряду с такими, прямыми методами идентификации когерентных структур в струях, получили распространение и так называемые косвенные методы определения параметров когерентных структур. Эти методы сводятся к слабому периодическому возбуждению струи и выявлению ее реакции на возмущения различной частоты. При наличии естественной тенденции к упорядоченности периодическое возбуждение может усилить скрытую регулярную структуру выше исходного турбулентного фона и, таким образом, сделать ее более отчетливой [1.8,1.30]. При таком способе обнаружения когерентных структур неизбежно возникает вопрос об их идентичности исходным структурам, которые образуются в струйных течениях при отсутствии периодического возбуждения. Ответ на этот вопрос не является однозначным. Упомянутый косвенный метод может быть приемлем в том случае, когда слабое возбуждение струи не приведет к заметному изменению осредненного течения [1.36]. Впрочем, даже при нарушении этого последнего условия некоторые интегральные характеристики когерентных структур - их характерная частота и конвективная скорость переноса -мало отличаются от соответствующих характеристик для невозбужденных струй. [c.20]

Организованное движение жидкости может повысить интенсивность теплоотдачи при кипении. Степень этого влияния скорости течения жидкой фазы зависит от соотношения турбулентных возмущений, вызываемых организованным движением жидкости и собственно процессом парообразования. При достаточно большой плотности теплового потока интенсивность теплоотдачи практически перестает зависеть от скорости организованного движения жидкости, поскольку конвективный перенос в пристенной области определяется практически целиком развивающимся в ней процессом парообразования, [c.414]

Теоретический расчет конвективного теплообмена потока жидкости в трубах осложняется влиянием ряда эффектов, таких, например, как формирование и взаимное влияние скоростных и температурных полей в потоке, влияние естественной конвекции на ламинарное течение в трубах, влияние температурных неоднородностей при переносе тепла турбулентными массами к стенке и др. [c.334]

Рассмотренная модель многокомпонентной турбулентности второго порядка замыкания может быть использована при расчетах сложных течений многокомпонентных реагирующих газов с переменной плотностью, когда существенны конвективный и диффузионный перенос турбулентности (предыстория потока), т.е. течений, для которых оказываются неадекватными более простые модели, основанные на градиентной гипотезе замыкания. Одновременно, в рамках развитого подхода, могут быть получены полуэмпирические выражения для коэффициентов турбулентного обмена, фигурирующие в схемах замыкания первого порядка. [c.208]

Критерий Пекле называют иногда критерием конвективного теплообмена. Чем больще критерий Ре, тем выще доля тепла, переносимого в жидкости за счет конвекции по сравнению с переносом за счет теплопроводности. Критерий Рейнольдса является важнейшей характеристикой состояния потока в частности, критерий Ре показывает, имеет ли место турбулентное или ламинарное течение жидкости при турбулентном течении распределение скоростей по сечению потока зависит от Ре. Критерий Грасгофа характеризует влияние на процесс конвективного теплообмена подъемной силы, возникающей за счет разности плотностей жидкости. Очевидно, при изотермическом течении 0г = 0. Критерий Прандтля характеризует физические свойства жидкости. Так как он целиком составлен из физических параметров, то он и сам является физическим параметром и, следовательно, может являться функцией тех же величин, от которых зависят составляющие его физические параметры. Критерий Рг определенных капельных жидкостей зависит только от температуры, причем для большинства жидкостей эта зависимость в основном аналогична зависимости вязкости (х от температуры, т. е. при увеличении температуры Рг резко уменьшается. Для воды, например, [c.299]

Характер конвективных токов связан со структурой течения, которое может быть либо ламинарным, либо турбулентным. По латыни lamina — слой, листовое изделие. Течение называется ламинарным, т. е. слоистым, если его можно уподобить скольжению одного слоя жидкости относительно другого без их перемешивания. Поскольку при ламинарном течении направление вектора скорости остается в каждой точке устойчивым, конвекция по нормали к этому направлению никогда не возникает и соответствующий перенос того или иного субстрата должен быть исключительно микрофизической природы, т. е. иметь в своей основе тепловое движение молекул, атомов, электронов (излучение здесь не рассматривается). В частности, напряжение трения т, действующее на данный слой со стороны смежных, определяется законом Ньютона через коэффициент вязкости (молекулярной) р. [c.75]

При установившемся течении жидкости в замкнутом канале (трубе) также наблюдаются пульсации. Эти пульсации определяются внутренней структурой потока, в котором тепловая энергия переносится молями, имеющими случайный характер движения. В зависимости от чаетоть колебаний моли имеют разную проницаемость в потоке жидкости. При малых тепловых нагрузках от жидкости в стенку проходят лишь низкочасточные возмущения (0,2-1 Гц), однако при увеличении теплового потока стенке будут передаваться и высокочастотные (8-10 Гц) пульсации. Из сказанного следует, что данный тип пульсаций турбулентным может быть назван лишь условно. При больших тепловых потоках, по-видимому, следует учитывать влияние этих пульсаций на долговечность. К этому же типу пульсаций можно отнести колебания температур в приводах, патрубках СУЗ и ряде других элементов водоохлаждаемых корпусных реакторов, где возникают неустановившиеся конвективные течения воды, заполняющей полости узлов, при наличии значительных температурных градиентов по высоте. [c.5]

I. Граница и характер начала влияния термогравитационных сил При вынужденном турбулентной течении термогравитационные силы могут влиять как на турбулентный перенос импульса и тепла, так и непосредственно на осредненное течение. В данной работе рассматривается развитие вторичных свободно-конвективных течений при вынужденном турбулентном движении несжимаемой жидкости в горизонтальных трубах. Задача решена в предположении, что терыогравитационные силы не влияют на турбулентный перенос. [c.189]

Жидкие металлы существенно отличаются по физическим свойствам от неметаллических жидкостей. Oihh имеют высокие температуры кипения при низких давлениях являются термически устойчивыми характеризуются высокой теплопроводностью, плотностью, а следовательно, и большой интенсивностью теплоотдачи. В отличие от неметаллических жидкостей в жидких металлах процессы молекулярной теплопроводности приобретают важную роль не только в пристеночной области, но и в турбулентном ядре потока. В предельном случае, когда X— оо, а числа Рг— 0, молекулярная теплопроводность становится основным способом переноса тепла, так как интенсивность конвективного теплообмена оказывается ничтожно малой. Температурное поле по поперечному сечению турбулентного -потока в жидких металлах имеет профиль, характерный для течения неметаллических жидкостей при ламинарном режиме в трубах (см. рис. 3-1). Поскольку в жидких металлах Рг -<1, то они характеризуются большой толщиной теплового пограничного слоя, см. уравнение (3-4)] и малой длиной начального участка тепловой стабилизации по сравнению с длиной начального участка гидродинамической стабилизации [см. уравнение (3-6)]. Малая длина участка тепловой стабилизации означает, что в жидких металлах наблюдаются значительные аксиальные температурные градиенты, которые могут иметь порядок величин, одинаковый с радиальными температурными градиентами, что в неметаллических жидкостях не имело места. Поэтому появляется необходимость учета переноса тепла за счет продольной молекулярной теплопроводности в жидких металлах при проведении как теоретических, так и экспериментальных исследований. [c.212]

Подстановка выражений (7-25) о уравнения пограничного слоя. для осре.дненного движения приводит к обыкновенному. дифферен-пмльному уравнению с решениями, удовлетворяющими условиям постоянства потока количества движения только при о х—хо)Ч-и ио х—Хо) /2 [это строго выполняется при (Н1—н)<СЦ1]. В авто-.модельном слое этой категории структура турбулентной вязкости и распределение средней скорости развивается самопроизвольно на значительном расстоянии вверх по течению члены в уравнениях движения и энергии, выражающие конвективный перенос осреднен-ным движением соответствующих свойств, имеют тот же порядок величины, что и члены, выражающие локальные эффекты, такие как градиент касательного напряжения или величина порождения энергии турбулентных пульсаций. [c.192]

В 3.1 в рамках модели сплошной среды на основе общих законов сохранения получены основные гидродинамические уравнения в частных производных, предназначенные для описания осредненных турбулентных движений газофазных реагирующих смесей. Проблема замыкания этих уравнений сопряжена с дополнительными трудностями. Первая трудность возникает из-за необходимости учитывать сжимаемость химически активного континуума. К сожалению, до последнего времени мало внимания обращалось на течения с большими изменениями массовой плотности. В метеорологии рассматривались конвективные сжимаемые течения исключительно при использовании приближения Буссинеска. В этом приближении изменение плотности учитывается лишь в членах, описывающих влияние ускорения силы тяжести. Однако такой подход абсолютно неприменим, например, к турбулентному дефлаграционному горению, когда в потоке могут возникать многократные изменения плотности. Вторая трудность, на которой мы остановимся подробно в Гл. 4, связана с необходимостью моделирования большого числа дополнительных парных корреляций пульсаций температуры и концентраций, появляющихся при осреднении источниковых членов производства вещества в уравнениях, описывающих изменение состава смеси. Эволюционные уравнения переноса для подобных корреляций в случае сжимаемых реагирующих течений сильно усложняются. [c.136]

Представлены новейшие данные теоретических и экспериментальных исследований конвективного переноса, при ламинарном и турбулентном омывании гладкотрубных и ореб-ренных пучков труб в широком диапазоне чисел Рейнольдса и Прандтля. Значительное внимание уделено вопросам интенсификации теплообмена, в том числе и при течении двухфазного потока, особенностям теплообмена и гидравлики при течении жидкого металла в пучках, вопросам повышения эффективности и компактности трубчатых теплообменников. Даны практические рекомендации по тепловому и гидродинамическому расчету трубчатых теплообменников [c.2]

Аналогичное рассуждение применимо и к диффузии примеси в зоне перемешивания двух плоскопараллельных потоков и в турбулентных струях (включая сюда и диффузию пассивной материальной примеси в струях конвективного происхождения). Однако теперь скорость й переноса примеси через плоскость X= onst уже не будет всюду равна фиксированной скорости Uo, а будет функцией от X, У и Z. Существенно, однако, что при изменении параметра X функция й(Х, У, Z) от У и Z остается подобной себе, причем ее максимальное значение остается постоянным в случае плоской зоны перемешивания и двумерной конвективной струи и убывает пропорционально X в случае обычной трехмерной струи (бьющей в заполненное той же жидкостью пространство), пропорционально Х в случае обычной двумерной струи и пропорционально Х в случае трехмерной конвективной струи. Далее, площадь той части плоскости X = onst, на которой концентрация (А , У, Z) заметно отлична от нуля, в случае точечного источника примеси в трехмерной струе растет пропорционально L (X), в случае линейного источника в двумерной, струе или зоне перемешивания — пропорционально L(X), а в случае точечного источника в двумерном течении — пропорционально /-( )[ 22( с )] Ч где -t определяется по формулам (9.47), или родственным им, из условия, что Х( Гж)-=Х Поскольку поток примеси пропорционален произведению концентрации на скорость и на площадь, то рассуждения, приведшие выше к соотношениям (10.85), теперь приводят к следующим соотношениям [c.556]

На фиг. 2 изображены профили относительной массовой и числовой Л, , концентрации электронов на оси следа. Как и в случае температур, приведенных на фиг. 1, быстрое уменьшение с, ш N на больших высотах объясняется главным образом сильным влиянием вязкостных свойств среды диффузионными процессами, влияние которых увеличивается с уменьшением числа Ке , и, в меньшей степени, конвективным разбавлением. Течение на таких больших высотах (выше 70 км) в условиях низкой плотности практически заморожено, и химическая кинетика никакого влияния на электронную концентрацию не оказывает. По мере спуска тела уменьшается роль вязкостных свойств среды - диффузионного переноса, но из-за возрастания плотности растет влияние химических реакций на снижение электронной концентрации. Как только по мере спуска потоки диффузии вновь возрастают при появлении турбулентности на рассматриваемом участке следа, концентрация электронов быстро падает. Роль химической кинетики в уменьшении электронной концентрации в отличие от совместного вклада диффузии и конвективного разбавления легко проследить, сравнив два графика фиг. 2 при X = lOOd пунктирную кривую, соответствующую химически замороженному течению, и сплошную, определенную с учетом неравновесных химических реакций. [c.160]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...