Теплообмен в текущей жидкост

Б. ТЕПЛООБМЕН В ТЕКУЩИХ ЖИДКОСТЯХ. ПОТОКИ, ВЫЗВАННЫЕ НАГРЕВАНИЕМ СРЕДЫ [c.524]

Предварительные замечания. Точное теоретическое исследование задач, связанных с теплообменом в текущих жидкостях и с возникновением потоков вследствие нагревания среды, представляет очень большие трудности, так как такие материальные характеристики жидкости, как плотность, вязкость, коэффициент теплопроводности и удельная теплоемкость, — все зависят от температуры. Более доступны теоретическому исследованию задачи, в которых разности температур в разных точках среды очень небольшие, — в таких задачах материальные характеристики можно рассматривать как постоянные величины. Но и в этом случае, для того чтобы довести вычисления до конца, приходится ограничиваться рассмотрением только особо простых задач. Все эти задачи можно разделить на две группы. В задачах первой группы рассматриваются такие потоки, которые вызваны внешними причинами и относительно которых предполагается, что поле скоростей в них получается таким же, как если бы разностей температур не было. Следовательно, в этих задачах не учитываются те движения потока, которые возникают вследствие разностей плотности, вызванных тепловым расширением. При решении этих задач прежде всего требуется найти только температурное поле, возникающее вследствие [c.524]

D. ТЕПЛООБМЕН В ТЕКУЩИХ ЖИДКОСТЯХ 527 [c.527]

Теплообмен в текущей жидкости 524 [c.571]

Конвекция тепла — процесс переноса тепла из одной части пространства в другую текущей жидкостью или газом. Конвекция тепла всегда сопровождается теплопроводностью. Совместный процесс конвекции тепла и теплопроводности называется конвективным теплообменом. [c.114]

Случай второй. Теплообмен происходит при столь значительной неоднородности температурного поля в текущей среде, что ее физические параметры, в том числе и плотность, следует считать изменяющимися в зависимости от местной температуры. Числа Маха малы по сравнению с единицей, что позволяет пренебрегать сжимаемостью среды. Заданными являются геометрические параметры, характерная скорость, характерная абсолютная температура среды Гер, о, абсолютная температура стенки Т , предполагаемая повсеместно одинаковой, а также уровень давления, на котором развивается процесс. Физические параметры изменяются с температурой по простым степенным формулам типа ы/Но = (Г/То) , где п есть число для каждого данного параметра универсальное. Это последнее свойство присуще в довольно широких пределах газам. Для плотности газов п — —1, для коэффициента вязкости и теплопроводности п = 0,76 в среднем, по Карману). Теплоемкость зависит от температуры гораздо слабее. Газы, рассматривав мые в состояниях, близких к критическому, а также капельные жидкости отличаются более сложными свойствами. [c.100]

Конвенция тепла — процесс передачи тепла из одной части пространства в другую текущей жидкостью или газом. Конвекции тепла всегда сопутствует теплопроводность. Совместный процесс конвекции тепла и теплопроводности называется конвективным теплообменом. Конвективный теплообмен между поверхностью твердого тела и потоком жидкости или газа называется конвективной теплоотдачей. [c.262]

Перенос тепла из одной части пространства в другую текущей жидкостью или газом, сопровождаемый теплопроводностью, называется конвективным теплообменом. Теплообмен между потоком жидкости и поверхностью твердого тела называется теплоотдачей. [c.90]

Во многих теплообменных системах, например в теплообменниках, жидкость, текущая в трубе, охлаждается или нагревается за счет среды (другой жидкости), омывающей трубу снаружи. Расчет теплообмена в таких системах, строго говоря, следовало бы проводить на основе решения сопряженной задачи, т. е. совместного рассмотрения полей температуры в потоке жидкости, текущей в трубе, в стенке трубы и в потоке, омывающем трубу снаружи. Однако решение сопряженных задач связано со значительными трудностями. Чтобы устранить или уменьшить их, но одновременно не слишком отойти от действительных условий, вводят некоторые допущения. Первое из них заключается в Предположении, что поле температуры в стенке одномерно, т. е. перенос тепла осуществляется лишь в направлении нормали к ее поверхности, а теплопроводность вдоль стенки пренебрежимо мала. Естественно, это предположение тем более верно, чем меньше аксиальные градиенты температуры в стенке по сравнению с радиальными. Второе допущение состоит в отказе от детального рассмотрения процесса теплообмена в потоке, омывающем трубу снаружи, и задании вместо этого на наружной поверхности трубы граничных условий третьего рода. Последнее означает, что местная плотность теплового потока на стенке принимается пропорциональной разности температур наружной по-14—2780 209- [c.209]

До сих пор мы рассматривали нестационарные процессы конвективного теплообмена при чисто вынужденном движении жидкости. Однако не лишены интереса некоторые результаты, относящиеся к случаю совместного действия вынужденной и свободной конвекции. В [Л. 17] изучалось нестационарное течение и теплообмен в плоской, а в [Л. 18] — в круглой вертикальных трубах при нагревании жидкости, текущей снизу вверх, или охлаждение жидкости, текущей сверху вниз. Анализ был проведен для полностью развитого (стабилизированного) течения и теплообмена при линейном изменении температуры стенки по длине и равномерном тепловыделении в потоке. Первоначальное стационарное состояние нарушается вследствие произвольного изменения во времени температуры стенки, градиента давления и мощности внутренних, источников тепла. [c.391]

Зависимость (5.20) имеет практическое значение, так как позволяет расчетным путем определить коэффициент теплопроводности кетонов в широком диапазоне температур. Кроме того, во многих случаях экспериментальное определение коэффициента теплопроводности при высоких температурах вообще невозможно вследствие термического разложения изучаемой жидкости, особенно при достаточно длительных промежутках времени, которые необходимы для осуществления эксперимента. В то же время в процессе теплообмена текущая жидкость часто находится в контакте с нагретой стенкой столь малый промежуток времени, что не успевает разложиться, и в этом случае теплообмен определяется свойствами такого неизменного теплоносителя. При этом определение коэффициента теплопроводности возможно только расчетным путем. [c.168]

Для расчета текущего значения температуры жидкостей в формулы (2.132) и (2.134) вместо Ар подставляется текущее значение /1 определяемое конструкцией теплообменного аппарата. [c.137]

При расчете нестационарного теплообмена в теплообменном аппарате с пучком витых труб с учетом межканального перемешивания теплоносителя необходимо решая систему уравнений (5.17). .. (5.21) с граничными условиями (5.22). ... .. (5.24), описывающих течение гомогенизированной среды, рассматривать свойства жидкости, текущей внутри витых труб. [c.234]

Результаты решения задачи о конвективно-кондуктивном переносе тенла в потоках, ограниченных стенками, можно использовать для определения теплообмена открытых потоков с окружающей средой. Такая задача встречается, например, в теплообмене текущих струй сплошной жидкости с окружающим газом. [c.276]

Примечание. Контактный теплообменный аппарат состоит из прямоугольного стального корпуса с насадкой из пучка труб, в которых протекает нагреваемая жидкость, например вода, системы орошения труб из центробежных форсунок водой, которая нагревается уходящими из котла дымовыми газами. Последние охлаждаются до температуры 55 —65°С, при которой водяные пары из дымовых газов конденсируются, отдавая теплоту конденсации (испарения). Непрерывный отвод теплоты конденсации, текущей в трубках насадки воды, позволяет охладить дымовые газы со 100 —250 °С до 30 —40°С, нагреть воду примерно до 45 —50°С. При сжигании природного газа с коэффициентом избытка воздуха 1,( —1,5 температура дымовых газов снижается до 55 —65°С. [c.326]

Таким образом, для нового теплоносителя достаточно знать его критическую тем.пературу и температуру илавления и хотя бы одну экспериментальную точку ПО вязкости для вычисления Лдэ. Отнесение этого теплоносителя к какой-либо группе можно сделать на основе его хи.ми-ческого строения по аналогии с описанным распределением веществ. Известную помощь в этом деле может оказать сравнение множителя Лдэ с величиной Л дипо уравнению (8). Если разница между ними невелика, то это косвенно подтверждает правильность произведенного выбора группы. В крайнем случае уравнение (8) может вообще заменить опытнее определение, например для очень токсичных, взрывоопасных или нестойких веществ. В заключение необходимо отметить, что предполагаемая точность порядка 10% недостаточна для физического определения вязкости и не может конкурировать с экспериментом, но ома вполне достаточна для предварительных расчетов по теплообмену, поскольку вязкость входит в соответствующие уравнения обычно в дробной степени. Кроме того, во многих случаях экспериментальные определения физ-параметров при высоких температурах вообще невозможны вследствие термического разложения изучаемой жидкости, особенно при тех достаточно длительных промежутках времени, которые необходимы для осуществления опыта. В то же время в процессе теплообмена текущая жидкость находится в контакте с нагретой стенкой часто столь малый промежуток времени, что не успевает разложиться, и в этом случае теплообмен определяется свойствами такого неизменного теплоносителя. При этом определение нужных физпараметров возможно только расчетным путем. [c.106]

В теплотехнических расчетах широко пользуются величиной, которая получила наименование параметра Нус-сельта. Этой величиной пользуются не только в расчетах, но и для характеристики интеноивности теплоотдачи. Следует отметить, что параметр Нуссельта есть величина искомая, выражающаяся через температурные поля в жидкостях или газах, протекающих по трубам или обтекающих стенки. Температурные поля могут быть найдены или теоретически путем решения поставленных задач теплообмена, или экспериментально путем измеретия температур потоков. В этом отношении выражения параметра Нуссельта близки выражениям параметра Био (см. гл. V, 2, стр. 169), но отличаются от них по физическому смыслу. Параметр Нуссельта выражает собой теплоотдачу текущих жидкостей или газов стенкам, параметр Био характеризует теплообмен между стенкой и наружной средой, определяя ее состояние. Первый является искомой величиной, второй — величиной заданной, вводимой в граничные условия задачи теплообмена. Первый является обобщенным коэффициентом внутренней теплоотдачи, второй — обобщенным коэффициентом наружного (по отношению к потоку) теплообмена. [c.111]

Теплопроводность через многослойную стенку. На практике часто используют многослойные стенки. Напри1 1ер, обхлуровка котла состоит из слоя огнеупорного кирпича, соприкасающегося с наиболее раскаленными частями топки, и наружного слоя красного кирпича. Металлические трубы с различными теплоносителями имеют с внешней стороны слой теплоизоляции, уменьшающий непроизводительное рассеяние теплоты в окружающую среду. При длительном использовании труб на их внутренних стенках образуется слой накипи, существенно влияющий на теплообмен трубы и жидкости, текущей по ней. В связи с этим рассмотрим теплопроводность многослойной стенки. [c.147]

В основном конвективный теплообмен происходит при продольном вынужденном течении жидкости, например теплообмен между стенками трубы и жидкостью, текущей по ней поперечном вынужденном обтекании, например теплообмен при омыванни жидкостью поперечного пучка труб свободном движении, например теплообмен между жидкостью и вертикальной поверхностью, которую она омывает изменении агрегатного состояния, например те11Ло-обмен между поверхностью и жидкостью, в результате которого жидкость закинаег или происходит конденсация ее паров. [c.150]

Температура =T xi) измеряется в точке Xi, где еще не произошла передача тепла текущей жидкости. Температура Т2 = Т хг ) измеряется в точке Х2, где химическая реакция (или процесс теплопереноса) уже завершена и имеет место определенный теплообмен между жидкостью и оболочкой (трубой). Количество теплоты, которое приобретает последовательно каждый элемент объема ЛУ текущей жидкости в ходе реакции (или теплообмена), и которое вызывает равномерный рост ее температуры, расходуется на конвекцию. Эта конвекция соответствует тепловому потоку, который в отличие от теплового потока, переносимого за счет тетшопроводности и излучения, возникает в основном вследствие разности давлений (вынужденная конвекция), а не разности температур. Так как при данной разности давлений на входе и выходе калориметрической трубки распределение давления внутри ее зависит от координаты,р =р(х), определенные термодинамические граничные условия здесь не применимы. Это особенно существенно для движущихся газов, удельная теплоемкость которых также в значительной степени может зависеть от координаты. [c.144]

Если в парогеиерирующем канале не все поверхности обогреваются (или обогреваются неодинаково), то часть жидкости, текущая по необогреваемой поверхности, практически не участвует в теплообмене и тем самым понижает интенсивность теплообмена на остальных поверхностях (эффект холодной стенки). [c.67]

Вторым способом (механизмом) является передача энергии путем конвекции (от латинского слова onve tio — принесение). Этот способ наблюдается тогда, когда материальные частицы какого-либо тела изменяют свое положение в пространстве и переносят содержащуюся в них энергию из одного места в другое. Такое явление имеет место при движении жидкостей и газов и всегда сопровождается теплопроводностью, т. е. передачей энергии от одной частицы к соседней, если только во всей текущей массе нет равенства температур. Одновременный перенос энергии конвекцией и теплопроводностью обычно называют конвективным теплообменом. [c.315]

Значение турбулентности. Турбулентные течения необходимо организовывать, когда требуется интенсифицировать процессы переноса, например смешение топлива с воздухом, химическую реакцию (реакцию горения в камерах сгорания двигателей), охлаждение раскаленных поверхностей жидкостью или передачу тепла от жидкости к твердым телам. Многие процессы в двигателях были бы неосуществимы при ламинарных течениях. Наоборот, течение следует ламинизировать, когда необходимо предотвратить смешение различных оред, текущих рядом, уменьшить теплообмен между жидкостью и твердым телом уменьшить гидравлические потери при течении жидкости в трубах. В овязи с этим встает вопрос об управлении режимами течения. [c.128]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...