Поток конвективный вынужденны

При ламинарном режиме течения жидкости теплота передается теплопроводностью по нормали к общему направлению движения потока. Конвективная составляющая теплоотдачи будет больше или меньше в соответствии с распределением скоростей по сечению потока. При значительной разности температур в потоке возникает, как следствие, разность плотностей. На вынужденное движение накладывается свободное движение, турбулизирующее поток, и теплообмен интенсифицируется. Влияние свободной конвекции заметно при Gr Рг > 8 10. [c.133]

Конвективный перенос тенла и теплообмен в условиях вынужденного потока в современной технике играют очень большую роль. С тех нор, как было выяснено, что интенсивность конвективного теплообмена, при заданной разности температур, в значительной мере повышается с увеличением скорости потока, наблюдается стремление осуществлять теплообменные аппараты с большими скоростями теплоносителей. Достаточно больших скоростей течения среды в каналах можно достигнуть в условиях вынужденных напорных потоков при соответствующем перепаде давления среды. Поток называется вынужденным, если при любом соотношении сил инерции и трения (любые критерии Ве) течение среды в основном осуществляется вследствие падения давления. Участие гравитационной силы при этом не исключается. Вынужденный поток, так же как и свободный поток, отличается [c.328]

КОНВЕКТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕН В ВЫНУЖДЕННОМ И СВОБОДНОМ ПОТОКЕ ЖИДКОСТИ [c.427]

Поля температуры, скорости и давления получены в результате решения системы уравнений конвективного теплообмена при определенных условиях однозначности. Поскольку поля безразмерных величин для подобных процессов тождественны, то должны быть тождественны и системы безразмерных уравнений, из которых получены указанные поля. Следовательно, класс подобных явлений определяется одной и той же системой безразмерных уравнений. Коэффициенты уравнений имеют одно и го же значение для всех подобных процессов. Если ограничиться случаем вынужденного движения жидкости без учета сил тяжести в потоке, то для подобных процессов имеем [c.336]

В том случае, когда движение жидкости или газа вызвано искусственно (вентилятором, насосом, компрессором и т. д.) и не связано с тепловым воздействием, такое движение называют вынужденным, а теплообмен — конвективным теплообменом в вынужденном потоке. [c.270]

Такого рода взаимодействие двух полей в значительной мере усложняет изучение конвективного теплообмена, но, как показало опытное исследование этого вопроса, возможно выделить такие перемещения жидкости (газа), для которых влияние температурного поля на поле скоростей можно не учитывать. Такого рода допущение обычно принято при изучении теплообмена в вынужденном потоке. [c.312]

Способы подвода теплоты к исследуемой жидкости могут быть различными. Выбор исследователем того или иного способа подвода и м .тода определения теплового потока зависит от вида конвективного теплообмена (свободная или вынужденная конвекция), формы и размеров поверхности нагрева, от поставленных задач в опытах и т. д. [c.329]

Величину, обратную коэффициенту теплоотдачи 1/а, называют термическим сопротивлением. Коэффициент конвективной теплоотдачи зависит от многих факторов и на практике значение его составляет от 2 (от свободно движущегося воздуха к плоскости) до 5000 вт1(м -град) и более (от вынужденно движущейся воды в трубах к их поверхности). Оно зависит от скорости потока и характера движения, от формы и размера обтекаемого тела, от свойств и состояния среды. [c.135]

Уравнение (14-23) впервые было получено Стефаном. Это уравнение отличается от закона диффузии (14-4), относящегося к условиям беспрепятственного распространения обоих компонентов смеси, дополнительным множителем 1//Пг,с. Этот множитель учитывает конвективный (стефанов) поток, вызванный непроницаемостью поверхности испарения для газа. Как следует из изложенного, стефанов. конвективный поток появляется и при отсутствии вынужденной или свободной тепловой конвекции. [c.337]

Условия подобия конвективного теплообмена при вынужденном движении теплоносителя. На практике встречается большое число разнообразных задач, в которых теплообмен происходит в условиях вынужденного движения теплоносителя. Они различаются по геометрической форме и конфигурации систем, в которых протекает процесс теплообмена, по кинематической картине и режиму течения потока. Различными могут быть также сами теплоносители — жидкости и газы. Однако для всех таких процессов условия подобия имеют единообразный, универсальный вид, определяемый теорией подобия. [c.50]

Малые числа Струхаля соответствуют низкочастотным колебаниям. При Sh < 1 влияние нестационарных членов в уравнении движения мало по сравнению с конвективными. Поскольку А соТ = = S характеризует смещение частиц среды в волне, то условия Sh < 1 соответствуют условию s// o >1 (т. е. смещение частиц среды в волне намного больше, чем характерный размер тела). Рассмотрим ряд экспериментальных исследований по тепло- и массообмену на поверхности цилиндра в условиях колеблющихся потоков при наличии осредненной по времени ламинарной вынужденной конвекции. В этом случае, поскольку стационарное значение критерия Нуссельта зависит от чисел Re и Рг, эффективность процесса теплоотдачи удобно определять относительным коэффициентом теплоотдачи [c.120]

Если в условиях свободной конвекции механика газов зависит от взаимного расположения горячих и холодных поверхностей и, таким образом, при данных температурах определяется геометрическими характеристиками системы, то в условиях вынужденной конвекции механика газов является средством для управления процессами конвективного теплообмена. Как уже отмечалось, при вынужденной конвекции решающее значение имеет скорость и характер расположения поверхности нагрева по отношению потока. Из табл. 6 следует, что при нагреве тел вытянутой формы (трубы, прутки и т. д.) поперечное омывание эффективнее продольного, причем шахматное располол<ение тел в садке имеет некоторое преимущество перед коридорным. По этой причине при нагреве тел вытянутой формы теплоноситель с помощью перегородок заставляют двигаться зигзагообразно, с тем чтобы обеспечивалось поперечное обтекание поверхности нагрева. Отчасти по этой же причине конвективный теплообмен лучше происходит при поперечном движении потока относительно движения поверхности нагрева (перекрестный ток), чем при противотоке или прямотоке. По значению среднего температурного напора противоток предпочтительнее прямотока, вследствие чего последний в конвективных печах применяется реже, только в тех случаях, когда начальная температура теплоносителя такова, что его нельзя направлять непосредственно на нагретый материал. [c.284]

Анализ уравнений, описывающих конвективный теплообмен в вынужденном потоке жидкости, показывает, что связь между величинами, характеризующими этот процесе, может быть выражена зависимостью [c.156]

Исследование влияния вибрации и вращения поверхности нагрева. Выше было показано влияние искусственной турбулизации потока на интенсивность конвективного теплообмена. Создание закрученного потока повышает скорость движения потока жидкости, что приводит к увеличению интенсивности теплоотдачи. Такого же увеличения скорости можно достигнуть не за счет движения среды, а за счет движения поверхности теплообмена. Так, при вращении цилиндра в неограниченном объеме частицы жидкости вследствие вязкости вовлекаются в круговое движение. Частицы жидкости, находящиеся на поверхности, движутся с такой же скоростью, с какой вращается контур цилиндра по мере удаления от поверхности скорость движения жидкости уменьшается, а вдали от нее практически отсутствует. Вращение цилиндров производится электромотором через шкив или мотор постоянного тока, позволяющие изменять скорость вращения. Вращение цилиндра приводит к значительному увеличению скорости обтекания цилиндра, а следовательно, его теплоотдачи. При этом увеличение скорости не сопровождается повышением гидравлического сопротивления, определяемого формой тела. Опытное исследование теплоотдачи одиночных цилиндров при их вращении и вибрации проводилось в ряде работ Л. 3, 4] в условях свободной, вынужденной, а также при одновременном действии обоих видов конвекции. Общий эффект теплоотдачи определяется всеми указанными факторами. При обработке опытных данных имеется возможность сохранить вид прежних расчетных уравнений и с учетом интенсификации конвективного теплообмена дополнительной скоростью. [c.223]

Проанализируем качественно перенос тепла в кипящей пленке. В области вынужденного движения в пленке суммарный тепловой поток к стенке может быть определен как сумма конвективного переноса тепла при вынужденном движении и переноса тепла пузырями при кипении [c.109]

В технике применяются в основном два вида расположения труб в пучке коридорное (фиг. 14. 17,а) и шахматное (фиг. 14. 17,6). Конвективный теплообмен при вынужденном движении потока, направленного перпендикулярно пучку труб или под некоторым углом р, ) встречается в котлах, экономайзерах и раз- [c.312]

Полученное уравнение приближается уже известному уравнению для конвективного теплообмена в условиях вынужденного турбулентного потока воздуха в каналах (см. уравнение 1Х.14). [c.205]

Особенности конвективного переноса тепла в условиях вынужденного потока [c.328]

Сложная взаимосвязь между скоростными и температурными нолями в вынужденном потоке при конвективно-кондуктивном и турбулентном переносе тепла ограничивает возможности аналитического расчета конвективного теплообмена. Более надежным оказывается путь экснериментального исследования и обобщения опытных данных на основе теоретического решения задачи для упрощенной модели или путем использования метода теории подобия. [c.330]

В данном параграфе рассматривается еще один тип комбинированной конвекции - суперпозиция свободного конвективного течения с поперечным однородным потоком, создаваемым за счет вдувания и отсасывания через проницаемые границы канала. Как и в случае движущихся границ слоя, вынужденное течение само по себе устойчиво [12]. На этом основании можно ожидать, что наличие такого вынужденного течения, во всяком случае при его достаточной интенсивности, будет оказывать стабилизирующее действие. Об этом же говорит опыт изучения устойчивости изотермических течений [13, 14], а также конвективной устойчивости механического равновесия [15, 16]. [c.104]

Выражение (15.40) дает комплекс, учитывающий гидродинамику свободного движения жидкости при вынужденном движении гидродинамические факторы учитываются числом Ке. Необходим также комплекс, учитывающий теплообмен и играющий здесь роль числа Ре. Этот комплекс составим как отнощение конвективного теплового потока к тепловому потоку теплопроводности Я 1дтп рСрги)аАТ1 Х11 АТ. (15.41) [c.395]

Теория подобия позволяет установить закономерности конвективного теплообмена и общий вид критериальных зависимостей (25.21). Однако, как уже указывалось ранее, теория подобия не дает возможности установить конкретный вид зависимости критерия Нус-сельта от определяющих критериев. Такая зависимость может быть найдена исключительно экспериментальным путем. Опыт показывает, что зависимость между критериями (конечно, в определенных пределах изменения аргумента) обычно может быть представлена в виде степенных функций. Так, для вынужденного потока [c.332]

Теплообмен при кипении жидкости в большом объеме широко исследован с различных точек зрения. Интенсивно исследована теплопередача к кипящей жидкости, омывающей обогреваемую стенку канала. Однако более поздние исследования были посвящены весьма ограниченной области существования поверхностного кипения при наличии вынужденной конвекции или для потоков с очень небольшим паросодержанием [1—31. Поэтому из рассмотрения ранних статей следует, что расчетные соотношения основываются на некоторых физических соображениях, касающихся роста пузыря. Вообще эти соотношения получены на основании выражений, справедливых в условиях кипения жидкости в большом объеме. Проведенные недавно исследования для потоков с высоким паросодержанием показывают, что при высоком паросодержании влияние конвекции на теплообмен нельзя не принимать во внимание и что возможно даже подавление пузырькового кипения, на что указывал Денглер. Для этих условий было предложено несколько расчетных соотношений [4—7]. Эти соотношения основаны на гипотезе о том, что количество тепла, передаваемое конвекцией, превышает количество тепла, передаваемое любыми другими путями, когда паросодержание достигает вполне определенной величины. Конвективный теплообмен описывается уравнением, по виду напоминающим соотношение Нуссельта. Коэффициент теплоотдачи дается выражением [c.253]

Выше было рассмотрено пористое тело, в котором крнвективный перенос тепла имел место при свободном движении среды, заполняющей поры. Такое пористое тело получило название статической изоляции. При вынужденном движении газов изоляция называется динамической. В этом случае конвективный перенос тепла в порах значительно увеличивается. Однако при одновременном движении теплового потока и среды можно получить резкое уменьшение проводимости динамической изоляции, если поток тепла и поток газовой среды направить навстречу друг другу [Л. 9]. [c.12]

Как уже говорилось, температура поверхности золо-вых отложений определялась по конвективной составляющей теплового потока. Несмотря на различную шероховатость чистой и загрязненной трубы, предполагалось, что в условиях свободной конвекции их коэффициенты теплоотдачи одинаковы. Вместе с тем известно, что в условиях вынужден ной конвекции, например, коэффициент теплоотдачи гладкой поверхности а . г меньше, чем шероховатой а п, [Л. 21, 1161. Следовало предположить, что подобное явление существует и при свободной. конвекций. Если это действительно так, то радиационно-конвективный метод дает завышенные значения температур из-за подстановки в формулу (2-10) заниженного значения (в формулу подставляется а вместо [c.69]

Коэффициент теплопередачи К зависит в основном от значений коэффициентов теплоотдачи aj и аг, так как термическое сопротивление стенок обычно невелико (если нет специальной тепловой изоляции). Формулы для расчета конвективного теплообмена показывают, что коэффициент теплоотдачи а увеличивается с ростом скорости потока. Но при вынужденном движении жидкости скорость можно увеличить только за счет повышения мощности насоса или компрессора, обеспечивающего это движение. Увеличение же мощности этих устройств повышает расходы на эксплуатацию проектрфуемой машины. Поэтому возможность повышения интенсивности процесса теплообмена за счет роста К всегда требует тщательного экономического анализа. [c.134]

Примером естественного конвективного потока может служить движение воды в системе водяного отопления, примером вынужденного потока — движение воды в радиаторе самолета. В обоих случаях тепло переходит от горячей воды в воздух, но при этом осуществля- [c.525]

Естественные конвективные потоки, а) Если единственной причиной движения жидкой среды являются разности плотности, вызванные тепловым расширением среды, то потоки, возникающие таким путем, называются, в отличие от вынужденных потоков, естественными конвективными потоками. Если естественные потоки возникают в пространстве, не ограниченном стенками, то они называются также свободными конвективными потоками. В свободных потоках поле давлений получается обычно почти в точности таким же, каким оно было бы в невозмущенной среде под действием силы тяжес-ти . Поэтому для исследования таких потоков можно воспользоваться искусственным приемом, изложенным в 12, п. а), т.е. вычесть из действительного давления весовое давление. Тогда полученная разность, т. е. кинетическое давление, на основании только что сказанного, практически будет равна нулю, и в качестве единственной причины движения останется только сила, равная разности между весом и статической подъемной силой, т.е. g p — рх) на единицу объема, где рг есть невозмущенная плотность, которую обычно можно рассматривать как постоянную. Этой силе соответствует ускорение, равное [c.545]

Теплоотдача представляет собой чрезвычайно сложный процесс, в связи с чем она является функцией большого числа различных факторов, к которым можно отнести характер конвекции X, т. е. свободная или вынужденная конвекция режим течения жидкости Р, т. е. имеет место параллельно-струйчатое движение теплоносителя без перемешивания (ламинарное течение) или в теплоносителе наблюдаются вихри, перемещающие жидкость не только в направлении движения, но и в поперечном направлении (турбулентное течение) скорость движения теплоносителя ш направление теплового потока (нагревание или охлажденпе) Н коэффициент теплопроводности Я, теплоемкость Ср, плотность о, вязкость ц, т. е. физические свойства теплоносителя температуру теплоносителя и поверхности стенки / и их разность А/, называемую температурным напором поверхность стенки Г, омываемую теплоносителем форму стенки Ф ее размеры 1-1, 4, /з, и другие факторы. Таким образом, конвективный теплообмен неразрывно связан с большим числом различных факторов [c.280]

Коэффициент конвективной теплоотдачи, как показывает опыт, е является постоянным, а зависит от многах параметров, характеризующих состояние и перемещение среды, а также форму И размеры тела. Чтобы судить, насколько бывает различна конвективная теплоотдача, укажем некоторые значения коэффициентов теплоотдачи в различных случаях, например, при наличии одного лишь св ободного потока воздуха у нагретой плиты а. 1 2 ккал1м час град] при вынужденном потоке воздуха у той же плиты коэфф ициент теплоотдачи будет значительно (Бьрше и в зави си мостн от скорости перемещения воздуха составит 10, 20 ккал м - час град и более. [c.15]

Рис. 90. Конвективный теплообмен одиночных цилип,цров в условиях вынужденного поперечного потока воздуха

В литературе известны опытные исследования конвективного теплооб Мена в условиях вынужденного потока воздуха вдоль плоских плит размером 0,5X0.5 (опыты Юргеса) и плит 0,7 X 0,7 (опыты Франка). Обобщение результатов этих опытов в критериальной форме представлено М. А. Михеевым следующей формулой [c.197]

Закон сопроти1Вления тел в потоке жидкости или газа указывает, что затрата напора в основ 11ом зависит от окор ости потока, плотности жидкости или газа, характера потока, геометрических размеров и форумы обтекаемых тел. От этих же факторов-, в условиях вынужденного потока жидкости или газа зависит и коэффициент конвективной теплоотдачи. Фор-мула для определения последнего в общем случае может быть представлена в виде [c.200]

Таким образом, усиление конвектнв ного теплообмена путем повышения скорости потока связано со значительной потерей напора на преодоление сопротивления течению теплоносителя. Анализ этого важного вопроса приводит выбору наиболее экономичной скорости те-плоиосителя, которую находят в зависимости от условий конвективного теплообмена, гидродинамики потока, конструкции теплообменника, его стоимости и стоимости энергии на Вынужденное течение теплонооителя. [c.202]

Механизм раоп ространени я тепла в капельных жидкостях и газах при конвективном теплообмене условиях вынужденного турбулентного течентя теплоносителя оказывается аналогичным -механизму переноса количества движения отдельными вихревыми частицами потока. [c.202]

В заключение приведем формулу А. А. Гухмана и Н. В. Илюхина [22], полученную ими яа оонаве гииродиламической теории конвективного теплообмена в условиях вынужденного потока газа с большими скоростями течения в канале [c.205]

Теплообмен в условиях естественной конвекции осуществляется при местном нагревании или охлаждении среды, находящейся в ограниченном или неограниченном пространстве. Этот вид конвективного переноса тепла играет преимущественную роль в процессах отопления помещений и имеет значение в различных областях техники. Например, нагревание комнатЬого воздуха отопительными приборами, а также нагревание и охлаждение ограждающих конструкций помещений (стены, окна, двери и пр.) осуществляется в условиях естественной конвекции, или так называемого свободного потока. Естественная конвекция возникает в неравномерно нагретом газе или жидкости, находящейся в ограниченном или неограниченном пространстве, и может влиять на конвективный перенос тепла в вынужденном потоке среды. В больших масштабах свободное перемещение масс среды, вызванное различием ее плотностей в отдельных местах пространства, осуществляется в атмосфере земли, водных пространствах океанов и морей и т. д. За счет естественного движения нагретого воздуха в зданиях осуществляется его вентиляция наружным воздухом. Исследованием свободной конвекции занимался еще М. В. Ломоносов, который применял подъемную силу нагретых масс воздуха для устройства вентиляции шахт, а также для перемещения газов в пламенных печах. К настоящему времени достаточно полно изучен естественный конвективный теплообмен для тел простейшей формы (плита, цилиндр, шар), находящихся в различных средах, заполняющих пространство больших размеров по сравнению с размерами самого тела. Этот вид теплообмена подробно изучался в СССР академиком М. В. Кирпичевым и его сотрудниками. [c.323]

Рассмотрим теперь другой тип комбинированного течения, а именно будем считать, что вьшужденное течение создается за счет движения границ слоя в себе по вертикали с одинаковыми по величине и противоположными по направлению скоростями. Получающееся при этом течение есть суперпозиция конвекции, создаваемой поперечной разностью температур, и сдвигового течения Куэтта, обусловленного увлечением жидкости дви-жуцдимися границами. Качественное отличие от задачи предьщущего параграфа состоит в том, что теперь вынужденная компонента течения (поток Куэтта) сама по себе является устойчивой. Можно поэтому ожидать, что добавление устойчивой компоненты приведет к стабилизации конвективного течения. Этот эффект в общем действительно проявляется на гидродинамической моде неустойчивости. Что же касается тепловой моды, то здесь ситуация оказывается значительно более сложной. В зависимости от соотношения параметров возможна как стабилизация, так и дестабилизация течения более того, при определенных условиях появляется и становится наиболее опасным новый тип неустойчивости, связанный с развитием монотонных (стоячих) тепловых возмущений. [c.97]

Согласно теории конвективной диффузии, конвекция вблизи поверхности твердого тела, соприкасающегося с жидкой средой, затруднена, и преобладает диффузия. Толщина диффузионного пограничного слоя б, в котором локализован процесс диффузии, зависит от гидродинамических характеристик системы и коэффициента диффузии диффундирующего компонента. Толщина диффузионного слоя при естественной конвекции существенно больше, чем при вынужденной, величина же диффузионного потока при естественной конвекции соответственно меньше. Изменение скорости конвективного движения от некоторого значения в глубине раствора до нулевого происходит в пределах пограничного гидродинамического слоя толщиной бгр (пограничного слоя Прандтля). В слое Прандт- [c.15]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...