Теплоотдача тела в потоке жидкости

Теплоотдача тела в потоке жидкости [c.54]

ТЕПЛООТДАЧА ТЕЛА В ПОТОКЕ ЖИДКОСТИ 55 [c.55]

В настоящее время разработаны и успешно применяются численные методы-решения многих теплофизических задач расчет температурного состояния-твердых тел, температурных полей в потоках жидкости и газа, в жидких и газовых прослойках, заключенных в неподвижные или вращающиеся полости исследование закономерностей движения теплоносителя с целью выявления механизма процессов теплообмена исследование структуры пограничного слоя, теплообмена и трения на твердой поверхности и т. п. Одним из наиболее успешно развивающихся направлений использования математического эксперимента в теплофизических исследованиях является изучение закономерностей тепломассообмена и трения в потоках жидкости и газа с использованием теории пограничного слоя. Поэтому в качестве примера рассмотрим более подробно основные этапы математического эксперимента по исследованию сопротивления трения и теплоотдачи турбулентного потока к твердой поверхности. Ограничим задачу случаем стационарного течения несжимаемой жидкости с постоянными теплофизическими свойствами около гладкой плоской поверхности (в общем случае проницаемой). [c.66]

Введение понятия коэффициента теплоотдачи позволяет рассматривать раздельно тепловые процессы в потоке жидкости и в материале тела, а также решать сопряженную задачу для рассматриваемого тела и для одномерного потока жидкости. [c.22]

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]

Расчет многих процессов массообмена, например, при растворении твердого тела в потоке растворителя, при испарении жидкости и сублимации твердого тела в потоке газа, при конденсации пара из парогазовой смеси, при абсорбции какого-либо газа из смеси можно проводить, основываясь на приближенной аналогии между процессами массообмена и теплообмена. Если диф-фузионно-тепловая аналогия выполняется, то для расчета массоотдачи можно пользоваться приведенными выше уравнениями для теплоотдачи. Ниже даются указания [c.203]

В процессе теплоотдачи поверхность твердого тела обменивается теплотой с омывающим ее потоком жидкости или газа. Частицы теплоносителя, непосредственно соприкасающиеся с твердой поверхностью, передают теплоту стенке теплопроводностью, в остальной части потока передача теплоты осуществляется теплопроводностью и конвективным переносом. В ламинарной части потока теплота передается в основном теплопроводностью, но благодаря перестроению профиля продольной составляющей скорости по длине омываемой стенки в потоке возникает нормальная составляющая скорости, г следовательно, и конвективный перенос теплоты. В турбулентной части потока конвективный перенос теплоты играет решающую роль. [c.306]

Для определения теплового потока по формуле Ньютона (1.7) необходимо знать коэффициент теплоотдачи а. Он колеблется в широком диапазоне в зависимости от условий, в которых происходит Теплоотдача, и физических свойств жидкостей, омывающих твердые тела. [c.13]

На рис. 27.7 [81] представлены кривые изменения локального числа Нуссельта при поперечном обтекании цилиндра в зависимости от угла ф для различных чисел Рейнольдса в условиях постоянного теплового потока по поверхности. Из рисунка видно, что число Нуссельта уменьшается, начиная от передней критической точки, достигает минимума при некотором угле ф и далее вниз по потоку резко возрастает. В передней критической точке толщина ламинарного пограничного слоя мала и поэтому локальные коэффициенты теплоотдачи и числа Нуссельта велики. По мере удаления от критической точки вниз по потоку растет толщина пограничного слоя, вместе с ней растет его тепловое сопротивление и коэффициент теплоотдачи уменьшается. В зоне отрыва пограничного слоя коэффициент теплоотдачи вновь резко возрастает. В этой области происходят весьма сложные и еще до конца не ясные явления. Здесь, видимо, происходит периодический процесс — утолщение пограничного слоя, его отрыв и унос оторвавшейся массы жидкости вниз по потоку. Этот периодический процесс непрерывно повторяется. Можно ожидать, что чем больше таких процессов происходит в единицу времени, тем интенсивнее теплоотдача, так как в момент отрыва слоя тепловое сопротивление в этой зоне значительно уменьшается. Очевидно, что применить гидродинамическую теорию теплообмена (см. гл. 24) в этой области невозможно. На интенсивность теплоотдачи в зоне отрыва влияют число Рейнольдса, форма и качество поверхности (шероховатость) обтекаемого тела, физические константы жидкости. [c.321]

Главной задачей при конвективном теплообмене является определение количества теплоты, которое проходит через поверхность твердого тела, омываемого потоком. В основу практических расчетов теплоотдачи положена формула Ньютона — Рихмана, в которой плотность теплового потока q считается пропорциональной разности температур между жидкостью (теплоносителем) и стенкой [c.89]

Конвективный теплообмен между потоками жидкости или газа и поверхностью соприкасающегося с ним тела называется конвективной теплоотдачей или теплоотдачей. Очень часто в инженерных расчетах определяют теплоотдачу при этом знание конвективного теплообмена внутри жидкой среды может представить косвенный интерес, поскольку перенос теплоты внутри жидкости отражается и на теплоотдаче. . [c.125]

Таким образом, все изменение температуры жидкости сосредоточивается в сравнительно тонком слое, непосредственно прилегающем к поверхности тела. В гл. 7, рассматривая теплоотдачу при обтекании плоской поверхности неограниченным потоком жидкости, мы выясним условие, при котором выполняется неравенство fe< /, где k — толщина теплового пограничного слоя. Толщины гидродинамического и теплового пограничных слоев S и fe в общем случае не совпадают — это зависит от рода жидкости и некоторых параметров процесса течения и теплообмена. Будем полагать, что они одного порядка k=0(6). Ввиду малости толщины теплового граничного слоя можно пренебречь теплопроводностью вдоль слоя по сравнению, с поперечным переносом теплоты, т. е. положить [c.142]

Как было указано во введении, в действительных процессах все три способа теплообмена — теплопроводность, конвекция и излучение — сопутствуют друг другу, т. е. имеет место сложный теплообмен. Если ведется расчет теплообмена между потоком жидкости (газа) и некоторым телом, т. е. вычисляется теплоотдача к поверхности этого тела, исходной расчетной формулой является выражение [c.430]

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]

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]

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]

Теплоотдача твердому телу зависит от распределения температуры в жидкости. Температурное по.ле, в свою очередь, зависит от гидродинамической обстановки в потоке жидкости, которая сложилась к заданному моменту времени. Следовательно, для решения тепловой задачи вначале необходимо найти распределение скоростей, т. е. решить гидродинамическую задачу. Для простоты будем считать жидкость несжимаемой р = onst, а теплоемкость постоянной с == onst, тогда в математическую формулировку гидродинамической задачи войдет система уравнений неразрывности (2.7), Навье —Стокса (2.28) и краевых условий ( 2.5). Решить аналитически эту систему даже при постоянных физических свойствах жидкости для практических задач пока не удалось. [c.102]

Теплоотдача твердому телу зависит от распределения температуры в жидкости. Температурное поле, в свою очередь, зависит от гидродинамической обстановки в потоке жидкости, которая сложилась к заданному моменту времени. Следовательно, для решения тепловой задачи вначале необходимо найти распределение скоростей, т. е. решить гидродинамическую задачу. Для простоты будем считать жидкость несжимаемой р = onst, а теплоемкость постоянной с = onst, тогда в математическую формулировку гидродинамической задачи войдет система уравнений неразрывности [c.253]

НУССЕЛЬТА число — безразмерный коэф. стационарного теплообмена между поверхностью тела и потоком жидкости или газа в случае естественной или вынужденной конвекции. Предполагается, что передача теплоты осуществляется теплопроводностью в тонком пограничном слое жидкости или газа, образующемся на поверхности тела. Н. ч. Ки аИк, где а — коэф. теплоотдачи от поверхности тела к жидкости или газу (или наоборот), I — характерный размер тела, к — коэф. теплопроводности жидкости или газа. Иногда вводят также местное Н. ч. Ки = а х)х/к, где х — координата рассматриваемой точки тела. Назв. по имени В. Нус-сельта (Е. К. Nupelt). [c.369]

Милость толщины П. с. позволяет упростить выражения кондукционных членов в ур-ниях динамиче-с ого, температурного, диффузионного и др. П. с., а также пренебрегать поперечным к потоку перепадом давления. Поэтому понятие П. с. очень важно для практики только бл иодаря схеме П. с. удалось разработать простые инженерные приемы расчета сопротивления движению тел в жидкости и газе, подъемной силы крыла самолета, теплоотдачи поверхности на- рева, разрушения поверхности тела в потоках больших скоростей и мн. др. [c.74]

Экспериментальные исследования теплоотдачи в трубах приводят к выводу, что явление тепловой стабилизации наблюдается на некотором расстоянии х епл от входа. Величину лГтепл называют начальным участком тепловой стабилизации, а теплоотдачу в сечениях х лг епл — стабилизированной. Физический смысл этого явления заключается в том, что при х лг епл условия входа жидкости в трубу перестают оказывать заметное влияние на поле температуры в потоке, которое формируется под действием ближайших граничных условий, поддерживаемых на стенке трубы. В этом смысле явлен ге тепловой стабилизации в потоке жидкости аналогично регулярному тепловому режиму в твердых телах. [c.281]

Теплоотдаче в свободном потоке жидкости посвящен ряд исследований, проведенных М. В. Кирпичевым, М. А. Л ихеевым и их учениками. Объектами исследований были различные жидкости и разные тела (трубы, плиты, шары). [c.353]

В инженерных расчетах часто определяют конвективный теплообмен между потоками жидкости или газа и поверхностью твердого тела этот процесс конвективного теплообмена называют конвективной теплоотдачей и литеплоотдачей. [c.5]

В формулах (7)—(12) о. — средний коэффициент теплоотдачи в KKa.ijM --час-град, Iq — характерный линейный ра 5мер канала или обтекаемого тела в м /, и/3 — другие размеры тела) lei — скорость жидкости или газа в. м сек в трубах и каналах это обычно средняя скорость, при внегнием обтекании тел — скорость набегающего потока вдали от тела [c.140]

В паровом сопле Лаваля 1 (рис. 7.2) происходит превращение энтальпии рабочего тела в кинетическую энергию потока пара, с которой он поступает в камеру смешения 3. Через су-живаюш,ееся жидкостное сопло 2 в камеру смешения подается холодная жидкость. В камере смешения происходит обмен импульсом между паром и жидкостью и конденсация пара на жидкости. Коэффициенты теплоотдачи при конденсации смешением на порядок и более превышают коэффициенты теплоотдачи в случае поверхностной конденсации. По длине камеры смешения паросодержание падает. На коротких длинах структура потока меняется от капельного до пузырькового или пенного, где скорость звука резко уменьшается. Поток при умеренных скоростях становится сверхзвуковым и процесс конденсации заканчивается в диффузоре 5. При наличии нагрузки-сопротивления на выходе из инжектора конденсация завершается в совмещенном скачке уплотнения —конденсации, в котором двухфазный поток быстро переходит в однофазное течение жидкости. [c.124]

Теплообмен при больших скоростях движения газа характеризуется рядом особенностей по сравнению с теплоотдачей, протекающей в условиях умеренных скоростей. Как известно, вследствие проявления вязкости жидкости в пограничном слое газ затормаживается у поверхности твердого тела. В результате этого торможения, а также передачи количества движения, обусловленного значительными градиентами скорости у стенки, температура жидкости у повер.хности этой стенки существенно повышается, что при умеренных скоростях не имело места. В адиабатических условиях теплоотвод через стенку отсутствует. Но повышение температуры raia у стенки обусловливает появление переноса тепла за счет теплопроводности из пограничного слоя газа в ядро потока. Таким образом, при движении газа с большой скоростью происходит одновременно два процесса, имеющих разное направление. С одной стороны, в пограничном слое выделяется некоторое количество тепла за счет, диссипации энергий. С другой стороны, некоторое количество тепла путем теплопроводности из пограничного слоя переходит в основной поток. Молекулярный перенос количества движения, согласно закону Ньютона, пропорционален коэффициенту кинематической вязкости молекулярный перенос тепла, в соответствии [c.176]

Краткое содержание. Гиперзвуковой вязкий поток, обтекающий наклонный клин в условиях теплообмена, исследуется с помощью обобщен -ного интегрального метода Кармана, справедливого для уравнений пограничного слоя сжимаемой жидкости. Введение температурной функции 5 позволяет свести основные уравнения пограничного слоя к двум обыкновенным дифференциальным уравнениям относительно толщины пограничного слоя 8(х) и функции теплоотдачи f x) с параметром S-j, характеризующим интенсивность теплообмена. Обсуждаются решения л х) и f(x) при различных Sq. Числовые примеры наглядно иллюстрируют эффект взаимодействия ударной волны с гиперзвуковым пограничным слоем в условиях как интенсивного, так и малого теплообмена. Показано, что значения локальных коэффициентов поверхностного трения и теплоотдачи зависят в основном от коэффициента вязкости на поверхности тела. [c.100]

Обтекаемое тело предварительно изолируют от потока жидкости и перегревают (или переохлаждают) по отношению к ее температуре. В момент времени, принимаемый за начало отсчета, тело приводят в контакт с потоком жидкости. Тепловой поток через поверхность тела (или его участки при исследовании местной теплоотдачи) создается за счет аккумулированной теплоты. Теплоперетоки внутри тела между его частями недопустимы. В опытах измеряется температура тела в зависимости от времени и температуры жидкости. [c.394]

Особенно широко и всесторонне научная деятельность Михаила Викторовича развернулась в 1922 году, когда он, по предложению академика Абрама Федоровича Иоффе, начал работать в Государственном Рентгеновском институте в Ленинграде, а затем в Ленинградской физико-технической лаборатории. Организация теплотехнического отдела и руководство его работой в этой Лаборатории были поручены Михаилу Викторовичу. В этот период с 1922 по 1929 год, Михаил Викторович лично и со своими учениками публикует широко известные принципиально новые работы по расчету теплопередачи в паровых котлах, по исследованию условий теплоотдачи в наиболее характерных, классических случаях вынужденного и свободного обтекания тела потоком жидкости, по распространению тепла в твердом теле и, наконец, по моделированию тепловых устройств. Определившееся этими работами направление теплотехнических исследований успешно развивалось затем и развивается до сих пор в ряде Лабораторий, в том числе в Лабораториях крупных отрослевых институтах ВДТИ имени Ползунова и ВТИ им. Дзержинского, в Энергетическом институте им. Г. М. Кржижановского АН СССР и в ряде других. К настоящему времени достижения наших ученых здесь весьма значительны — теоретически и экспериментально разработана теплопередача и приложения ее к детальным расчетам паровых котлов и турбин, промышленных печей и других тепловых аппаратов разработаны относящиеся к теплотехническим устройствам разделы технической гидродинамики сильно расширено учение о теплопроводности в твердом теле разработана методика моделирования тепловых устройств и ряд других разделов. Существенно, что как по оригинальности выполнения, так и по результатам эти исследования Михаила Викторовича и его учеников опережают и по научному уровню превосходят работы заграничных авторов. [c.249]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...