Теплообмен при больших скоростях

По сравнению с первым изданием (в 1967 г.) в книгу внесены существенные изменения. Подробно обосновывается расширенное понимание подобия как особого рода общности свойств явлений не только одинаковой, но и различной физической природы. Включен раздел, посвященный теплообмену при большой скорости движения среды. Дается понятие о методе характеристических масштабов как средстве универсализации результатов исследования. [c.463]

Влияние теплоты трения на теплообмен при больших скоростях потока. В уравнении для переноса теплоты в погранично.м слое член, учитывающий вязкость, обычно считается малым по сравнению с членом, обусловленным теплопроводностью, вследствие чего им пренебрегают. Однако в некоторых случаях необходимо все же учитывать этот член. Тогда имея в виду, что [c.651]

ТЕПЛООБМЕН ПРИ БОЛЬШИХ СКОРОСТЯХ [c.254]

Теплообмен при больших скоростях потока [c.114]

Прежде чем разбирать техническую сторону этого вопроса, целесообразно остановиться на термодинамических закономерностях, связанных с теплообменом при больших скоростях рабочего тела. [c.129]

Теплообмен при большой скорости движения газа [c.368]

Для создания новой теории, применимой в условиях движения газа с большой скоростью, основное значение имели исследования, выполненные в Советском Союзе. Впервые систематические экспериментальные и теоретические исследования по теплообмену при большой скорости течения газа были поставлены в Центральном котлотурбинном институте (ЦКТИ) в начале 30-х годов Эти работы, продолжавшиеся в течение многих лет, приве- [c.369]

Г. И. Петров. Пограничный слой и теплообмен при больших скоростях (стр. 167-175). [c.402]

Процесс взрывной запрессовки теплообменных труб в коллектор происходит при больших скоростях деформирования. В связи с этим для корректного численного расчета НДС коллектора задается поверхность текучести Ф(х, Т) при Т = 20°С [c.340]

Сгорание топлива в топочных устройствах сопровождается образованием газов с высокой температурой, которые могут передавать излучением большое количество тепла. Поэтому роль лучистого теплообмена в топках современных котлов весьма велика и общая передача теплоты излучением на стенки котельных труб доходит до 50% и больше от всей теплоты, выделяемой при сгорании топлива. Лучистый теплообмен в топках по своей интенсивности во много раз превышает конвективный теплообмен при средних скоростях перемещения газов. [c.478]

Во второй части учебника наряду с общими положениями учения о теплообмене главное внимание уделено явлениям теплообмена в авиационной и ракетной технике процессам теплоотдачи при больших скоростях газа, вопросам теплообмена в вакууме, н условиях подвода инородного газа в пограничный слой и т. п. [c.3]

При большой скорости движения газа изменение энтальпии определяется не только теплообменом, но и изменением кинетической энергии потока. Поэтому при большой скорости движения газа баланс энергии имеет вид [c.375]

Этот же вывод можно получить на основе анализа температурных полей при теплоотдаче. При небольшой скорости движения теплоносителя теплообмен потока со стенкой возможен при условии Тf ф При большой скорости течения газа и Рг = 1 теплообмен возможен при Т) Ф Т , а в общем случае при Т ,. Поэтому при скоростях течения, когда разогрев газа в пограничном слое вследствие его торможения становится уже заметным, в формуле Ньютона для теплоотдачи термодинамическую температуру потока следует заменить на адиабатную температуру стенки. Обобщенная формула Ньютона имеет вид [c.382]

При движении газов с малыми скоростями (менее 70 м/с) присущее им свойство сжимаемости (см. гл. I) проявляется слабо, и во многих случаях с достаточной для практики точностью движущийся газ можно рассматривать как несжимаемую жидкость. Однако при больших скоростях, сравнимых со скоростью звука и тем более превышающих ее, влияние сжимаемости (изменения плотности) может быть настолько существенным, что законы движения несжимаемой жидкости оказываются неприменимыми. Изменение плотности газа чаще всего сопровождается изменением температуры или теплообменом. В связи с этим для описания его движения наряду с уравнениями механики необходимо использовать уравнения термодинамики и соответствующие методы их анализа. В этом параграфе приведем лишь те термодинамические соотношения, которые необходимы для изложения основных законов одномерных газовых течений. За строгим обоснованием этих соотношений мы отсылаем читателя к курсам термодинамику. [c.428]

При больших скоростях пара определяющим фактором при теплообмене с конденсацией является скорость движения пара, а не скорость стенания пленки под действием силы веса. Определить коэффициент теплоотдачи, если скорость насыщенного пара с рн — 1 0 кПа равна 100 м/с. Конденсация происходит на вертикальной стенке высотой 2 м при ламинарном режиме течения пленки. [c.278]

ТЕПЛООБМЕН В ПОТОКЕ ГАЗА ПРИ БОЛЬШИХ СКОРОСТЯХ ТЕЧЕНИЯ [c.247]

В логарифмических координатах график этой зависимости очень близок к прямой линии до значений Гад/Гоо, примерно равных 7, что соответствует числам Маха около 6. Интересно, что значение показателя степени при Т ад/Т оо, равное — 0,6, близко к полученному в гл. 12 показателю степени —0,6, обобщающему большинство данных при больших температурных факторах при течении в круглых трубах. Согласно некоторым опытным данным для воздуха значение этого показателя степени равно —0,575. Это свидетельствует о том, что влияние числа Маха на конвективный теплообмен при высоких скоростях течения мало отличается от влияния на теплоотдачу высокого температурного фактора при умеренных скоростях. Ясно также, что величина показателя степени различается в зависимости от того, как изменяются свойства газа с температурой. Поэтому погрешность значения показателя степени —0,6 по меньшей мере 20%. [c.345]

В технике большое значение имеет теплообмен при больших числах Re. В связи с этим в гидродинамике и теплообмене вязкой жидкости важное место занимает теория пограничного слоя. В настоящее время методы пограничного слоя хорошо разработаны для несжимаемой жидкости и сжимаемого газа. Получены решения ряда задач о теплообмене и гидравлическом сопротивлении при ламинарном и турбулентном течении жидкости в трубах и соплах, задач о распределении скорости и температуры в неизотермических струях и ряда других задач. Наибольшее (распространение методы пограничного слоя получили при решении задач теплообмена и сопротивления при внешнем (безотрывном) обтекании тел. [c.11]

Однако работа [Л. 1] выполнена с допущением, что физические параметры жидкости не зависят от температуры. Теплообмен при движении жидкости с переменной вязкостью впервые рассмотрен в работе Л. 2], где теоретически показано взаимодействие теплового и гидродинамического полей. Наиболее точные исследования по теплообмену в вязком потоке приведены в работе Л. 3], но эти исследования связаны с громоздкими расчетами нелинейных интегральных уравнений. Поэтому Г. Шу [Л. 3] удалось дать лишь оценку теплообмена в зависимости от направления теплового потока для двух случаев. В работе, [Л. 4] основное внимание уделяется напряжению сдвига в потоке газа при больших скоростях. Полной картины процесса теплообмена и гидродинамического сопротивления в вязком потоке ни одна из этих работ не отражает. [c.237]

Высокие коэффициенты теплоотдачи достигаются при больших скоростях теплоносителя и соответственно больших гидродинамических сопротивлениях. Коэффициент теплоотдачи и расход мощности на прокачку теплоносителя зависят в основном от одних и тех же факторов скорости потока, физических параметров теплоносителя, характера потока, формы и размеров обтекаемых тел. При прочих равных условиях коэффициент теплоотдачи при турбулентном движении в трубах пропорционален а при поперечном омывании наиболее распространенных шахматных пучков пропорционален Гидродинамическое же сопротивление в обоих случаях пропорционально Следовательно, с увеличением скорости сопротивление в обоих случаях возрастет одинаково, а теплообмен возрастет быстрее при продольном обтекании поверхности теплообмена. [c.91]

Уравнение (а), которое обычно рассматривается как основа теории теплообмена, представляет собой частный случай уравнения (б), относящийся к теплообмену при малой скорости течения. Следовательно, в отношении величины с1д обобщение, позволяющее перейти к процессам при большой скорости течения, достигается замещением термодинамической температуры газа Т его температурой торможения 0. [c.370]

Все изложенное относится к теплообмену при конденсации в условиях свободного движения пленки. Если скорость движения пара не очень мала, то начинает сказываться влияние вынужденного движения. Соотношения осложняются, и интенсивность теплообмена зависит как от направления пара по отношению к движению пленки, так и от величины критерия Яе. При больших скоростях движения пара интенсивность теплообмена заметно возрастает. [c.386]

Вопросы теплоотдачи при течении газа с большой скоростью приобрели в последнее время очень важное значение в связи с конструированием и расчетом газовых турбин, самолетов, ракет, магнитогидродинамических генераторов электрической энергии и различных теплообменных устройств. Теория и опыт показывают, что теплоотдача газов при больших скоростях имеет ряд особенностей, неучет которых может привести к существенным ошибкам. [c.229]

При больших скоростях (при Рг = 1) уравнение энергии (5.20) сохраняет такой же вид, как и при малых скоростях, но вместо температуры газа в нем стоит температура его торможения. Теплообмен в этом случае определяется перепадом между температурой заторможенного потока и температурой стенки Т Тщ,. [c.114]

Кипение при вынужденной конвекции. При вынужденном течении кипящей жидкости в трубах интенсивность теплоотдачи зависит от соотношения коэффициентов турбулентного переноса, вызываемых процессом кипения и движением жидкости. При небольших скоростях потока теплоотдача определяется процессом парообразования. При больших скоростях движения жидкости теплообмен определяется законами турбулентного движения а В зависимости от соотношения коэффициента теплоотдачи [c.523]

Экспериментальные и теоретические исследования показывают, что в каналах даже при небольшой разности давлений газа и внешней среды получается достаточно большая скорость течения рабочего тела. Так как длина канала обычно небольшая, то теплообмен между стенками канала и газом при малом времени их прохождения настолько незначителен, что им можно пренебречь и процесс истечения считать адиабатным. [c.202]

Скорость звука в смеси газа с частицами зависит от переноса тепла и количества движения между двумя фазами. При большом сопротивлении и слабом теплообмене влияние твердой фазы проявляется только в увеличении молекулярного веса. Если же теплообмен тоже велик, то возникает ситуация, характерная для смеси с тяжелым газом. Если сопротивление очень мало, то твердые частицы не влияют на скорость звука. Следовательно, любой газодинамический анализ, основанный на использовании [c.312]

Остальные особенности теплоотдачи при движении газа с большой скоростью проявляются при сверхзвуковых скоростях. Поля физических параметров газа в пограничном слое начинают заметно влиять на теплоотдачу при М > 1,6. Существенное влияние процессов диссоциации на теплообмен для воздуха начинается с М 10. Влияние ионизации на процесс теплообмена для воздуха проявляется, начиная с температуры 7000° К, т. е. при М >- 25. При М = 20 ионизируется приблизительно 1% молекул и атомов воздуха, что не приводит еще к существенному изменению условий теплообмена. [c.380]

Адиабатный процесс для машиностроительных приложений газовой динамики представляет особый интерес в связи с тем, что при течении газов с достаточно большими скоростями через относительно короткие проточные части машин теплообмен между газовыми частицами не успевает осуществиться в заметной степени, 432 [c.432]

Как указывалось выше (п. 8.2.3), теплообмен при развитом пузырьковом кипении полностью управляется своими внутренними механизмами и не зависит от скорости вынужденного движения. Однако это не означает, что вынужденное движение вообще не влияет на закономерности кипения. Прежде всего с ростом скорости течения жидкости Wq возрастает коэффициент теплоотдачи однофазной конвекции и, следовательно, при неизменной плотности потока q уменьшается перегрев стенки относительно. Это приводит к тому, что начало кипения в потоке жидкости происходит при тем больших q, чем выше скорость жидкости. Эта закономерность хорошо видна из рис. 8.5, на котором представлены сглаженные опытные зависимости q(AT), полученные одним из авторов [17]. Теплообмен происходил на омываемой потоком воды плоской пластине при давлении 3,92 бар. Кривая 1 соответствует кипению при свободном движении (в большом объеме). В условиях обтекания пластины потоком воды до начала закипания коэффициент теплоотдачи не зависит от плотности теплового потока и целиком определяется скоростью жидкости (кривые 2, 3, 4). С ростом теплового потока при постоянном а, растет температура стенки, и при некотором значении [c.355]

При малых скоростях движения жидкости и больших перепадах температур теплота переносится как за счет естественной, так и вынужденной конвекции. Если скорости движения велики, а температурные перепады незначительны, то влияние свободной конвекции на суммарный теплообмен также незначительно. Интенсивность теплоотдачи конвекцией зависит от характера течения жидкости в пограничном слое. При ламинарном режиме течения жидкости, когда линии тока параллельны теплоотдающей поверхности, интенсивность теплоотдачи невелика, слабо зависит от скорости течения жидкости и сильно изменяется при изменении теплофизических свойств теплоносителя. [c.131]

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]

При небольших скоростях потока и при достаточно большой плотности теплового потока теплоотдача определяется процессом парообразования. При больших скоростях движения жидкости теплообмен определяется законами турбулентного движения а С. С. Кутате-ладзе предложен простой и эффективный метод учета совместного влияния скорости циркуляции и плотности теплового потока на теплоотдачу при кипении. В этом случае влияние этих факторов оценивается соотношением предельных значений — коэффициента теплоотдачи при кипении 00 и коэффициента теплоотдачи к вынужденному нотоку при отсутствии кипения о. При оо/ао<0,5 принимают а = о при Qtoo/ao > 2 а = оо. В области 0,5 < оо/схо < 2 коэффициент теплоотдачи рассчитывается по интерполяционной формуле [c.202]

Видимо, влияние неполноты теплообмена сблизившихся частиц должно быть сильнее при больших скоростях их движения, а при малых скоростях теплообмен между соседними частицами может не ограничивать величину Лэфф. [c.106]

Учет зависимости физических свойств жидкости от температуры. Критерии подобия, а следовательно, уравнения связи между ними получены с предпосылкой о независи-мооти физических параметров жидкости от температуры. Однако в процессах теплообмена, протекающих при высоких тепловых потоках, при -больших скоростях, при различном направлении теплового потока и др., физические параметры жидкости нельзя считать постоянными. Так, теплообмен при высоких тепловых потоках приводит к резкому изменению Температур по сечению потока. При больших скоростях диссипация энергии о погра- [c.145]

При рассмотрении течения газа в элементах двигателя в большинстве случаев можно пренебрегать действием сил земного притяжения, теплообменом, а также изменением показателя адиабаты, в зависимости от изменения внешних условий. Основными факторами, которые необходимо здесь учитывать, являются сжимаемость и вязкость. Поэтому при рассмотрении установившегося течения газа определяющими критериями подобия следует считать число М и число Re. Необходимо отметить, что силы вязкости (трения) при больших скоростях движения газа во многих случаях также играют второстепенную роль. В этих случаях подобие течений с достаточной степенью точности определяется только числом М (при выполнении соответствующих краевых условий). Экспериментально установлено, что пренебрегать влиянием числа Re можно лишь в тех случаях, когда оно достаточно велико (Re>ReKp, см. подразд. 2.11). По физическому смыслу число Re можно интерпретировать как отношение сил инерции к силам вязкости. Поэтому увеличение числа Re означает уменьшение влияния сил вязкости. [c.120]

В потоках с турбулентным пограничным слоем на обтекаемой поверхности чисто аналитический расчет трения и конвективного теплообмена в настоящее время невозможен. Однако разработаны различные полуэмпи-рические методы, позволяющие с достаточной для практики точностью рассчитать поверхностное трение и теплообмен. В случае изотермического пограничного слоя в области существенных градиентов давления можно надежно рассчитать динамические характеристики турбулентного слоя и определить положение места отрыва. Меньше разработаны теория и методы расчета турбулентного пограничного слоя с градиентом давления в условиях интенсивного тепломассообмена и при больших скоростях движения газов. В некоторых случаях применение модифипированной аналогии Рейнольдса процессов переноса тепла и количества движения позволяет распространить полуэмпирические методы расчета изотермического пограничного слоя на расчет турбулентного пограничного слоя в условиях интенсивного теплообмена, влияния сжимаемости, поперечного потока массы и других факторов. [c.5]

В ряде американских работ исследовался турбулентный пограничный слой при больших скоростях на тёплоизолированных поверхностях (пластина, конус) ) и на поверхностях с теплообменом ). Ко второму кругу вопросов относится также работа Л. В. Козлова (1963). Перечисленные исследования охватывают диапазон чисел Маха от больших дозвуковых скоростей до М = 10. [c.542]

Адиабатный процесс (рис. 3.4) протекает без теплообмена газа с внешней средой ( = 0). Для того чтобы процесс изменения состояния газа был адиабатным, его надо проводить, например, в цилиндре с поршнем, выполненных из материалов, не проводящих тепло. Б действительности абсолютно нетеплопроводных материалов нет, но тем не менее часто можно некоторые быстропро-текающие процессы в тепловых машинах считать приближенно адиабатными. При большой скорости процесса за малый промежуток времени, в течение которого он протекает, рабочее тело не успевает отдать или получить сколько-нибудь заметные количества теплоты. Поэтому с практической точностью теплообменом в такой форме можно пренебречь. [c.46]

Радиационный теплообмен не оказывает существенного влияния на эффективную теплопроводность неподвижного слоя из-за малых температурных напоров в ячейках слоя и незначительности их размеров. В движущемся слое возникает разрыхленная пристенная зона, где роль излучения может возрасти. Конвективный теплообмен в неподвижном не-продуваемом слое практически отсутствует. В движущемся непродуваемом слое появляются токи твердых частиц и увлекаемых ими газовых прослоек. Особенно важны относительные смещения в пристенной зоне, так как здесь скорость газа падает до нуля, а скорость частиц снижается лишь на 5—50%. На кондуктивный теплообмен в движущемся слое положительно влияет периодическое нарушение сложной кинематической цепи контактов частиц, их возможное вращение и поперечные перемещения в пристенной зоне (особенно при малых О/ т и большой скорости слоя), перекатывание и скольжение частиц вдоль стенок канала, т. е. в районе граничной газовой пленки, и пр. Подобные интенсифицирующие эффекты в неподвижном слое, разумеется, невозможны. Однако следует также учесть [c.331]

Адиабатный процесс для машиностроительных приложений газовой динамики представляет особый интерес в связи с тем, что при течении газов с достаточно большими скоростями через относительно короткие проточные части машин теплообмен между газовыми частицами не успевает осуществиться в заметной степени, поэтому в первом приближении газодинамические расчеты могут строиться на основе предположения об адиабатности процесса. [c.411]

Рассмотрим также теплообмен на профиле турбинной лопатки при наличии зон ламинарного, переходного и турбулентного течения. Расчет выполняется при использовании уравнений (1.127) с дополнительными условиями по переходу (1.128). Расчетные и опытные значения числа Нуссельта на турбинном профиле показаны на рис. 7.16 для двух чисел Рейнольдса (Rej = рыас/м., 2 — скорость на выходе из решетки с — хорда лопатки). Результаты приведены для выпуклой стороны профиля. При меньшем числе Re (Rea = 1,84.10 ) пограничный слой остается ламинарным вплоть до точки отрыва (при х1с = 0,86), расчетное местоположение которой согласуется с опытным (в точке отрыва пограничного слоя трение на стенке становится равным нулю). При большем числе Re (Re = 6,75.10 ) отрыв [c.265]

При кипении в горизонтальной трубе (рис. 17.15,6) процессы в общем аналогичны. Особенности геометрического расположения приводят к некоторому измене1[ню условий теплообмена не только по направлению потока, но и по сечению, наблюдается большее разнообразие режимов течения. Пузырьковый П и снарядный С режимы аналогичны ранее рассмотренным, однако поток имеет большую неоднородность по сечению. При малых скоростях движения наблЕодается расслоенный режим Р, при котором жидкость течет в [1ижней части трубы, где и происходит ее кипение. Верхняя (несмоченная) поверхность трубы участвует в теплообмене как ребро. [c.204]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...