Конвекция у вертикальной стенки

Рис. 4. Кривая значений при свободной конвекции у вертикальной стенки

Рис. 114. Функция скорости течения среды в условиях естественной конвекции у вертикальной стенки

Рис. 2.40 Свободная конвекция у вертикальной стенки

Рассмотрим некоторые конкретные случаи. Ламинарная естественная конвекция у вертикальной пластины без изменения температуры и скорости вдоль продольной координаты анализировалась еще в прошлом веке. Позднее использовали аппарат пограничного слоя, в частности, для жидких металлов — интегральные уравнения пограничного слоя. Таким способом была получена формула для ламинарного течения жидкого металла у вертикальной стенки при естественной конвекции [c.138]

Рис. 113. Температурная функция в условиях естественной конвекции среды у вертикальной стенки

Можно выделить четыре основные группы подобных явлений у процессов свободной конвекции возле вертикальных стенок, на горизонтальных трубах, на горизонтальных плитах и в ограниченном пространстве. [c.105]

Следовательно, при исследовании теплоотдачи в условиях свободной конвекции на вертикальной пластине с турбулентный пограничным слоем можно использовать формулу (24.86), предназначенную для касательных напряжений на пластине с турбулентным пограничным слоем в условиях вынужденной конвекций, так как и в первом, и во втором случаях законы распределения скорости у стенки одинаковы. [c.333]

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

На рис. 154 показано изменение коэффициента теплоотдачи конвекцией к по высоте вертикальной нагретой трубы, расположенной в неограниченном пространстве. Значение аи максимальное внизу трубы, где толщина ламинарного слоя у поверхности минимальная, далее к по мере увеличения толщины этого слоя уменьшается, после чего, по мере развития турбулентности, начинает возрастать и в дальнейшем остается постоянным. Совершенно аналогичная картина движения будет и у нагретой вертикальной стенки. На рис. 155 изображен характер движения среды (жидкость, газ) около различно расположенных в неограниченном пространстве нагретых стенок небольших размеров, обращенных кверху (а), стенок большой протяженности, обращенных [c.271]

Рис. 112. Линии тока и распределение скоростей в пограничном слое среды в условиях естественной конвекции у нагретой вертикальной плоской стенки

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

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]

Рис. 16-15. Кир в круглой вертикальной трубе при противоположных направлениях вынужденной и свободной конвекций у стенки.

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]

Первый случай имеет место при нагревании жидкости и ее движении в вертикальной трубе снизу вверх или при охлаждении жидкости и ее движении в вертикальной трубе сверху вниз. При этом под влиянием естественной конвекции скорости жидкости у стенки возрастают (рис. 8-7), эпюра скоростей может иметь два максимума. [c.206]

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 возвратное, или вихревое, движение жидкости (рис. 8-9). В этом случае коэффициенты теплоотдачи практически [c.206]

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]

В слое смеси воды с глицерином со значительно большим, чем у воды и спирта, числом Рг азимутальных течений такого рода не возникает (фиг. 6, в). Возникало течение как между двумя вертикальными нагретыми стенками и холодным центром между ними по поверхности жидкость движется от стенок к холодному центру, у дна - от центра к стенкам. Течение не чувствует геометрии сосуда. По-видимому, возникновение ламинарной стационарной конвекции, описываемой уравнениями [c.48]

Картина образования свободной конвекции у вертикальной стенки приведена на рис. 2.40. Нагреваясь от стенки, отдельные макрообъемы жидкости образуют направленное движение вверх, а на их место подходят другие из более холодных слоев. Скорость движения частиц увеличивается по мере их прогрева (с увеличением координаты у). Влияние внутреннего трения проявляется здесь и со стороны неподвижного слоя, прилипшего к стенке, и со стороны неподвижной в целом массы теплоносителя, расположенной на достаточном удалении от стенки. В результате около стенки возникает пограничный слой, внутри которого скорость отлична от нуля. С ростом у все больше слоев вовлекаются в движение, толш ина пограничного слоя растет, скорость частиц увеличивается и это приводит к появлению пульсации и образованию турбулентных вихрей в ядре пограничного слоя, особенно в верхней его части. [c.105]

При вязкостно-гравитациоином режиме течения в вертикальных трубах и совпадении направлений вынужденной и сюбодной конвекций у стенки (охлаждение жидкости и течение сверху вниз или [c.79]

При вязкостио-гравитацноином режиме течения в вертикальных трубах и противоположном направлении вынужденной н свободирй конвекций у стенки (охлаждение жидкости и течение снизу вверх или нагревание и течение сверху вниз) для расчета средней теплоотдачи можно воспользоваться следующей формулой [15] [c.81]

Привести к решению обыкновенных дифференциальных уравнений задачу об определении числа Нуссельта при свободной конвекции у плоской вертикальной стенки. Предполагается, что скорость и разности температур заметно отличны от нуля лишь в тонком пограничном слое поверхности стенки ( . Pohlhausen, 1921). [c.308]

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]

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]

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]

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]

У длинных дуг, горящих в трубках, основными процессами ухода энергии из столба являются теплоотдача стенкам и излучение в отношении таких дуг применяется термин стабилизация стенками . Если же стенки удалены от столба или вовсе отсутствуют, как, например, у дуг, горящих в воздухе, то главную роль в передаче энергии играет конвекция. Математическая трактовка конвекции или конвекции в сочетании с теплопроводностью представляет большие трудности, в силу чего при расчетах приходится пользоваться полуэмнириче-скими методами. Сютс и Порицкий [Л. 37], а влослед-ствии Чемпион [Л. Зв] применяли для вертикальных свободно горящих дуг с незначительным излучением методику, которой пользуются при расчете потерь тепла горячим вертикальным цилиндром. Это позволило им получить общий ход зависимости электрического поля от тока и давления, а также зависимости диаметра канала от давления. [c.39]

Известно, что процесс передачи тепла от нагретых газов к стенке происходит через пограничный слой (вязкий подслой) главным образом посредством теплопроводности. При этом чем толще пограничный слой, тем больше его термическое сопротивление и тем слабее происходит процесс теплопередачи от газов к стенке. На рис. 36 представлено изменение коэффициента теплоотдачи по высоте вертикальной трубы в воздухе. Как видно, наибольшее значение коэффициента теплоотдачи получается для начального участка трубы у нижней кромки, где толщина пограничного слоя еще мала. Из этого молчпо сделать вывод, что чем короче канал (или труба), тем больше ее общий коэффициент теплопередачи. Это положение подтверждается также эмпирической формулой, служащей для определения теплоотдачи конвекцией в ламинарном потоке [c.78]

Кроме того, надо иметь в виду, что параболический профиль скоростей ламинарного двиясения получается лишь при постоянстве вязкости жидкости по всему сечению. При нагреве вязких жидкостей температура вблизи горячих стенок выше, а вязкость меньше, чем я центре трубы. Поэтому получается более плоский профиль скоростей(увеличенные скорости вблизи стенок) и более высокий коэффициент теплоотдачи. При охлаждении вязких жидкостей, наоборот, скорости у стенки ниже, чем следует по закону параболы, и коэффициент теплоотдачи меньше. Таким образом, практические расчетные формулы должны учитывать и направление теплового потока (нагревание или охлаждение). Наконец, коэффициент теплоотдачи во всех случаях несколько увеличивается из-за естественной конвекции, развивающейся внутри трубы в связи с наличием температурного напора, действующего по-разному в зависимости от положения трубы (горизонтального или вертикального)и направления течения (вверх или вниз). [c.119]

Проводились измерения амплитуды колебания температуры Ь Т в слое жидкости по высоте (фиг. 8). Жидкостью являлся расплав системы СЬВО-МоОз, диаметр тигля 80 мм, высота слоя 4 = 40 мм, к = 3,у=7 Ю Гц, зонд перемещался по вертикали на расстоянии 7 = 35 мм от оси тигля. Видно, что средняя по времени температура в вертикальном сечении имеет типичный для свободноконвективной ячейки 8-образ-ный профиль. Между тем (2.7) подразумевает постоянную среднюю по времени температуру Го. Расхождение вызвано, во-первых, существованием в реальности термокапиллярной конвекции, не рассматриваемой в модели во-вторых, наличием боковых стенок тигля в-третьих, влиянием базового градиента температуры. Эти три фактора приводят к изменению профилей скорости и температуры от расчетного. [c.49]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...