Конвекция свободная в вертикальной трубе

Для ламинарного течения в вертикальных трубах при противоположных направлениях вынужденной и свободной конвекций у стенки согласно формуле, предложенной Б. С. Петуховым, [c.223]

При значительном изменении температуры по сечению и длине трубы в разных точках потока оказываются различными плотности жидкости или газа. Вследствие этого в жидкости возникают подъемные силы, под действием которых на вынужденное движение теплоносителя накладывается свободное движение. В итоге изменяются картина движения жидкости и интенсивность теплоотдачи. Так, в вертикальных трубах при совпадении направления течения жидкости с направлением подъемной силы (течение снизу вверх при нагреве жидкости, течение сверху вниз при охлаждении) скорость течения жидкости у стенки увеличивается, как это показано на рис. 3-20. В итоге интенсивность теплоотдачи увеличивается по сравнению со случаем, когда влияние свободной конвекции отсутствует, что, например, имеет место в условиях невесомости. [c.81]

Образец расчета свободной конвекции в воде в вертикальной трубе диаметром 0 = 2,5 см и высотой I = 0 м, а = 0,783 10-4 см Р (Г) === — 1,035 10- < . Вода подогревается печью, создающей разность температур (Т) = 50 С [c.105]

Иногда уравнение ( 16-6), после замены под. корнем знака 4- на —, рекомендуют для случая течения в вертикальных трубах при противоположных направлениях свободной и вынужденной конвекции у стенки. Эта рекомендация, как будет видно из дальнейшего, лишена оснований, [c.323]

Опытные данные по теплообмену в вертикальных трубах в случае совпадения вынужденной и свободной конвекции у стенки можно обобщить с помощью уравнения вида [c.325]

Течение в вертикальных трубах при противоположных направлениях вынужденной и свободной конвекции у стенки. На рис. 16-15 приведены опытные данные по теплоотдаче при движении воды в вертикальной трубе снизу вверх при охлаждении и сверху вниз при нагревании, полученные в (Л. 4] . [c.330]

Рис. 16-16. Обобщение опытных данных по теплообмену в вертикальной трубе лри противоположных направлениях вынужденной и свободной конвекции у стенки.

Коэффициент сопротивления в вертикальных трубах при совпадении вынужденной и свободной конвекции у стенки значительно ниже, чем в горизонтальных, тем более, вертикальных трубах при противоположных направлениях вынужденной и свободной кон кции. Кроме того, в этом случае при переходе через Кекр величина так же как и число Ыи, скачкообразно возрастает. Данных по сопротивлению в вертикальных трубах пока недостаточно для получения обобщенных зависимостей. [c.333]

Итак, рассматривается течение жидкости и теплообмен в вертикальной трубе при постоянной плотности теплового потока на стенке и однородном тепловыделении в потоке за счет действия внутренних источников. Физические свойства жидкости, исключая плотность, считаются постоянными. Изменение плотности в зависимости от температуры предполагается линейным и учитывается лишь в том члене уравнения движения, который выражает подъемную силу. Таким образом, движение жидкости в данном случае представляет собой результат взаимодействия вынужденной и свободной конвекции. При этом профили скорости и температуры будут осесимметричными. [c.333]

Ламинарный режим. На перенос теплоты при вынужденном ламинарном движении жидкости в трубе влияет свободная конвекция. Наиболее сильное влияние свободная конвекция оказывает при следующих условиях вектор скорости вынужденного движения жидкости в вертикально расположенной трубе направлен вниз жидкость нагревается, при этом у внутренних повер№- [c.317]

Расчет среднего коэффициента теплоотдачи в круглых вертикальных трубах при смешанной конвекции можно выполнить по формуле, которая получена для условий совпадения направлений вынужденной и свободной конвекции [c.104]

Рис. 5-3. Схема опытной установки для исследования теплоотдачи вертикальной трубы в условиях свободной конвекции.

При пленочном кипении на поверхности вертикальных труб и пластин течение пара в пленке обычно имеет турбулентный (вихревой) характер. Поверхность пленки испытывает волновые колебания, толщина пленки растет в направлении движения пара. Опыты показывают, что теплоотдача практически не зависит от высоты поверхности нагрева, а следовательно, и от расхода пара в пленке. В целом процесс оказывается во многом аналогичным свободной конвекции однофазной жидкости около вертикальных поверхностей. В данном случае подъемная сила, определяющая движение пара в пленке, определяется разностью плотностей жидкости и пара g (р —р ). Расчет теплоотдачи в этом случае может проводиться по формуле [53 ] [c.135]

Те же обогреваемые трубы, которые применялись в опытах при свободной конвекции жидкости, помещались в прозрачные вертикальные трубы диаметром 85 мм и длиной 500 мм, в которых происходило слабое движение жидкости вверх или вниз. Поскольку диаметр газовых пузырей составлял всего несколько миллиметров, они настолько малы по сравнению с диаметром прозрачной трубы, что окружающая их среда считалась неограниченной. [c.112]

Рис. 3-12. Схема опытной установки для исследования теплоотдачи вертикальной трубы в условиях свободной конвекции, /—опытная труба 2 — нагреватель 3 —тепловая защита 4 — автотрансформатор 5 — ваттметр 6 — термопары 7 — потенциометр 8 — переключатель термопар 9 — сосуд с тающим льдом.

Рис. 4-5. Зависимость коэффициента теплоотдачи от теплового потока при кипении сплава СС-1 на горизонтальной и вертикальной трубах в условиях свободной конвекции.

Рис. 132. Обобщение результатов экснериментального исследования теплоотдачи вертикальных труб и плит и горизонтальных труб в условиях свободной конвекции [36]

С л а в н о в В. В., Свободная тепловая конвекция в металлических вертикальных трубах круглого сечения, ЖТФ, 1956, 26, Kq 9, 2002. [c.367]

Рис. 16-7. Теплоотдача в. круглой вертикальной трубе вблизи входа при совпадении вынужденной и свободной конвекции у стенки.

Рис. 16-10. Число Ыиг в зависимости от Кеш в круглой вертикальной трубе при совпадении вынужденной и свободной конвекции. Обозначения те же, что и на рис. 116-9.

В случае противоположного направления вынужденной и свободной конвекции в вертикальных трубах происходит интенсивное перемешивание жидкости, и уже при Яе > 250 течение под чиняется закономерностям турбулентного движения. Следует отметить, что интенсивность смешанной конвекции в горизонтальных трубах выше, чем в вертикальных (при совпадении направлений вынужденной и свободной конвекции). Это объясняется наложением поперечной циркуляции на движение жидкости вдоль оси. [c.104]

В качестве примера была рассчитана свободная конвекция в вертикальной трубе d = 2,5 см, высотой L=10 м. Разность температур Т, создаваемая печью, была приня- [c.284]

На рис. 83 показано влияние п-одъемной силы на поле скорости и температуры в вынужденном потоке теплоносителя в вертикальной трубе. На рис. 84 схе.матимески представлено циркуляционное движение жидкости в гор1Изонтальн Ой трубе, возникающее в результате свободной конвекции при нагревании И охлаждении жидкости от стенок этой трубы. [c.176]

Третий случай, соответствующий взаимно противоположному направлению вынужденной и естественной конвекции,, имеет место при нагревании жидкости и ее движении в вертикальной трубе сверху вниз, и охлаждении жидкости и ее движении снизу вверх. При этом скорость жидкости у стенки под влиянием токов естественной конвекции, направленных в противоположную сторону, уменьшается. В некоторых случаях у стенки может образоваться вспятное, или вихревое, движение жидкости (рис. 8-9). Благодаря этому при прочих равных условиях в случае взаимно противоположного направления свободного и вынужденного движений теплоотдача больше, чем в ранее рассмотренных, случаях. [c.194]

Второй случай — течение в вертикальной трубе сверху вниз при нагревании жидкости и снизу вверх при охлаждении. Как при нагревании жидкости, движущейся вниз, так и при охлаждении жидкости, движущейся вверх, скорости свободного и вынужденного течений у стенки направлены в противоположные стороны, а в ядре потока — в одну и ту же сторону. Поэтому в результате взаимодействия вынужденной и свободной конвекции скорость вблизи стенки уменьшается, а в ядре потока увеличивается по сравнению с изотермическим течением. С увеличением числа Gr/Re профиль скорости при этом будет изменяться так, как это показано на рис. 16-5. Как мы видим, с увеличением Gtr/Re профиль скорости становится все менее заполненным уже при малых значениях Gr/Re на профиле появляется точка перегиба, градиент скорости на стенке уменьшается и при значении Gr/Re200 становится равным нулю. Дальнейшее увеличение Gr/Re приводит к возникновению у стенки течения, противоположного по направлению течению в ядре. [c.318]

Задача о теплообмене в трубах в случае взаимодействия вынужденной и свободной конвекции при граничных условиях первого рода представляет значительные трудности. Достаточно удовлетворительное решение этой задачи до сих пор не получено. Мартинелли и Болтер Л. 5] сделали попытку приближенно рассчитать теплообмен в вертикальной трубе при совпадении вынужденной и свободной конвекции у стенки. При этом они использовали решение Левека для круглой или плоской трубы (см. 6-3) [c.319]

Течение в вертикальных трубах при совпадении вынужденной и свободной конвекции у стенки. Этот случай исследован более полно, чем другие. На рис. 16-9 показаны результаты измерений теплоотдачи, проведенных нами совместно с Л- Д- Нольде [Л. 4]. При вычислении [c.324]

Рис. 16-17. Теплоотдача при различных условиях взаимодействия вынужденной и свободной конвекции. I течение в вертикальной трубе сверху вниз при охлаждении (GгPr)J,= (0,8-i-2,5) 10 2 —течение в горизонтальной трубе при охлаждении (ОгРг) -(0,8+2) 10 3 —течение в аертккальной трубе снизу вверх при охлаждении, (СгРг) = "(1,3- -2>5) 10 .

Рис. 16-21. Коэффициент сопротивления в вертикальной трубе при противоположных направлениях выиужденой и свободной конвекции у стенки.

На рис. 16-21 приведены результаты измерений сопротивления при течении воды в вертикальной трубе в случае противоположных направлений вынужденной и свободной конвекции у стенки. Коэффициент сопротивления круто возрастает с уменьшением Кеш и существенно зависит от числа ОгРг.. При этом может в десятки раз превышать значения, соответствующие изотермическому течению. Такой характер [c.332]

На том же рисунке представлены опытные данные Холмена по теплоотдаче при течении воды в вертикальных трубах. В случае совпадения вынужденной и свободной конвекции у стенки данные получены при зна- [c.339]

При неодинаковой температуре в сечении возникает естественная конвекция и создается подъемная сила. Это влияет па п[)офиль скорости, причем характер изменения профиля скорости зависит от того как расположена труба, вертикально или горизонтально, и совпадают ли направления свободного и вынужденного движений или они противоположны. Для вертикальной трубы в случае совпадения направлений свободного и вынужденного течений (при охлаждении капельной жидкости и подаче ее сверху или нагреве жидкости и подаче ее снизу) у стенки трубы скорость возрастает, а в центре уменьшается (рис. 1.7, а). В случае противоположно направленных свободного и вынужденного течений (при охлаждении капельной жидкости и подаче ее снизу или нагревании жидкости и подаче ее сверху) скорость у стенки трубы становится меньше, а в центре больше (рис. 1.7, 6). [c.21]

Ламинарный режим. На процесс переноса теплоты при вынужденном ламинарном движении жидкости в трубе влияет свободная конвекция. Наиболее сильное влияние свободная конвекция оказывает при следующих условиях вектор скорости вынужденного движения жидкости в вертикально расположенной трубе направлен вниз жидкость нагревается, при этом у внутренних поверхностей стенки может возникнуть свободная конвекция, что приведет к тур-булизации пристенного слоя и, следовательно, к интенсификации теплоотдачи. [c.190]

Теплоотдача в неофаниченном пространстве. Процесс теплообмена при свободной конвекции (свободное движение) жидкости имеет весьма широкое распространение как в технике, так и в в быту. Свободным называется движение жидкости вследствие разности плотностей нагретых и холодных частиц. Например, при соприкосновении воздуха с нагретым телом воздух нагревается, становится легче и поднимается вверх. Если же тело холоднее воздуха, тогда, наоборот, от соприкосновения с ним воздух охлаждается, становится тяжелее и опускается вниз. В этих случаях движение воздуха возникает без внешнего возбуждения в результате самого процесса теплообмена. На рис. 3-24 показана типичная картина движения нагретого воздуха вдоль вертикальной трубы. [c.94]

Продольное магнитное поле способствует развитию вторичных свободноконвективных течений в вертикальных и горизонтальных обогреваемых трубах, что приводит к интенсификации теплообмена. Поперечное магнитное поле, напротив, подавляет свободную конвекцию [125], [c.228]

Фиг. 14. Коэффициент теплоотдачи конвекцией при свободном омыванни вертикально стоящей трубы по данным Хальмана для диаметров (в мм)

Теплоотдача при ламинарном режиме может быть шредеиена аналитическим путем но так как при выводе уравнений теплоотдачи приняты известные допущения, например, не учитывается естественная конвекция, то эти уравнения весьма приближенны. Влияние естественной конвекции заключается в следующем. Если свободное движение отсутствует, то распространение тепла при ламинарном режиме осуществляется только путем теплопроводности с по ДВле-нием же свободного движения перенос тепла осуществляется уже ц конвекцией, что увеличивает теплоотдачу. Подобное явление возник кает как при горизонтальном, так и при вертикальном положении трубы, в том и другом случае влияние свободного движения на теп лоотдачу тем сильнее, чем больше температурный напор А/=/—4. [c.307]

Славнова Э. И., О свободной тепловой конвекции в водных растворах солей, заполняющих вертикальную трубу круглого сечения, Инж.-физ. журнал, 1963, 6, № 3, 106. [c.374]

Задача о движении и теплообмене в круглой вертикальной трубе при совпадении направлений вынужденной и свободной конвекции и постоянной температуре стенки рассматривалась также Пигфордом 1Л. 7а] и Розеном и Ханрети [Л. 76]. В этих работах учитывается зависимость не только плотности, но и вязкости от температуры (как р, так и 1/ х предполагаются линейными функциями температуры). Расчет, проведенный в первой работе, лишь немногим отличается от ранее рассмотренного. Во второй работе расчет проводится на основе теории пограничного слоя. [c.323]

Вследствие наложения поперечной циркуляции на движение жидкости вдоль оси (см. 16-1) теплоотдача при вязкостно-гравитацион-ном течении в горизонтальных трубах выще, чем в вертикальных в случае совпадения вынужденной и свободной конвекции у стенки. По этой же причине при переходе через критическое число Рейнольдса [c.328]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...