Конвективный теплообмен в свободном потоке жидкости

Конвективный теплообмен в свободном потоке жидкости [c.440]

КОНВЕКТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕН В ВЫНУЖДЕННОМ И СВОБОДНОМ ПОТОКЕ ЖИДКОСТИ [c.427]

Большое значение в технике приобрели процессы теплообмена в движущихся средах. Как известно, течение любой жидкости или газа может быть разделено иа принципиально различные области ламинарного и турбулентного течения. Теплообмен при ламинарном и турбулентном течениях имеет различный Характер. Теплообмен в движущейся среде (жидкость или газ) представляет собой конвективный теплообмен, или. короче, конвекцию. При этом перенос тепла осуществляется путем перемещения объемов жидкости или газа, а следовательно, этот вид теплообмена неразрывно связан с переносом самой среды. Обычно при технических расчетах теплообмен между потоком жидкости, газа и поверхностью твердого тела называют конвективной теплоотдачей. Различают свободную (гравитационную) и вынужденную конвекции. [c.8]

Рассмотрим теплообмен жидкости с горизонтальной греющей стенкой, образующей дно сосуда. При заданном тепловом потоке плотности q, вт-см , около стенки установятся определенный стационарный режим конвективных течений и стационарное поле температур. Если жидкость не доведена до температуры кипения, то с ростом q ее среднемассовая температура Т будет заметно повышаться это сопровождается одновременным ростом температуры греющей поверхности Т и разности Т — Т АТ. На схематическом графике, выражающем зависимость между АГ и q (рис. 45), участок АБ соответствует свободно конвективному теплообмену без кипения. За точкой Б появляется кипение жидкости на стенке. Дальнейшее развитие процесса изображается кривой БВ, которая идет значительно круче, чем АВ. Увеличение коэффициента теплоотдачи а — q АТ обусловлено снижением термического сопротивления пристеночного слоя жидкости при кипении. Интенсификация теплообмена зависит от числа действующих центров и обусловлена не только собственно парообразованием, но также вторичными эффектами. Давление в кипящей системе поддерживается постоянным благодаря регулируемому отбору пара или его конденсации. Подъем на участке БВ сопровождается заметным перегревом пристеночного слоя жидкости относительно темпера- [c.177]

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]

При ламинарном режиме течения жидкости теплота передается теплопроводностью по нормали к общему направлению движения потока. Конвективная составляющая теплоотдачи будет больше или меньше в соответствии с распределением скоростей по сечению потока. При значительной разности температур в потоке возникает, как следствие, разность плотностей. На вынужденное движение накладывается свободное движение, турбулизирующее поток, и теплообмен интенсифицируется. Влияние свободной конвекции заметно при Gr Рг > 8 10. [c.133]

Анализ условий подобия (Л. 126] основывается на следующих исходных положениях. Рассматривается однокомпонентная смачивающая жидкость (0<я/2) при постоянных физических параметрах в условиях свободного движения. Принимается, что тепловой поток от поверхности нагрева воспринимается только жидкой фазой режим кипения — пузырьковый. Кипение происходит на горизонтальной плоской стенке. Размеры поверхности нагрева велики по сравнению с размерами паровых пузырьков. Температурное поле в жидкой фазе определяется системой дифференциальных уравнений конвективного теплообмена и уравнениями, характеризующими движение пузырьков и теплообмен на их поверхности. В соответствии с этим аналитическое описание процесса включает уравнение энергии [c.305]

Естественная конвекция, или конвективный теплообмен, в свободном потоке возникает в связи с изменением плотности жидкости от нагревания. Кстественная конвекция имеет место у нагретых стен нечей, трубопроводов, у батарей центрального отопления, [c.440]

Конвективный теплообмен различных тел в свободном потоке изучался отдельными авторами в различных условиях. Известны 01ПЫТЫ по изучению теплоотдачи горизонтальных и вертикальных проволок с минимальным диаметром до 0,015 мм, труб с максимальным диаметром до 245 мм, вертикальных плит и труб с высотой от 0,25 до 6 м, шаров с диаметром от 30 мм до 16 м. Опыты проводились с различными теплоносителями с газами (воздух, водород, углекислота) и жидкостями (вода, мазло, различные органические жидкости). [c.159]

Новым направлением в исследовании задач конвективного теплообмена является решение так называемых сопряженных задач, когда в отличие от традиционного подхода теплообмен твердого тела с потоком жидкости рассматривается как взаимосвязанная задача переноса тепла в жидкостях и твердых телах. В разд. 4 приведен обзор последних работ по решению задач внешнего и внутреннего теплообмена. Данное направление весьма актуально, особенно при решении нестационарных задач конвективного тепло- и массообмена. Приведено также описание новых явлений свободная кбнвекция при нагреве сверху (векторы потока тепла и силы гравитации совпадают), термоконвективные волны, а также рассматривается ряд других вопросов в последних работах по тепломассообмену (разд. 3). , [c.5]

Теплоотдача представляет собой чрезвычайно сложный процесс, в связи с чем она является функцией большого числа различных факторов, к которым можно отнести характер конвекции X, т. е. свободная или вынужденная конвекция режим течения жидкости Р, т. е. имеет место параллельно-струйчатое движение теплоносителя без перемешивания (ламинарное течение) или в теплоносителе наблюдаются вихри, перемещающие жидкость не только в направлении движения, но и в поперечном направлении (турбулентное течение) скорость движения теплоносителя ш направление теплового потока (нагревание или охлажденпе) Н коэффициент теплопроводности Я, теплоемкость Ср, плотность о, вязкость ц, т. е. физические свойства теплоносителя температуру теплоносителя и поверхности стенки / и их разность А/, называемую температурным напором поверхность стенки Г, омываемую теплоносителем форму стенки Ф ее размеры 1-1, 4, /з, и другие факторы. Таким образом, конвективный теплообмен неразрывно связан с большим числом различных факторов [c.280]

Теплообмен в условиях естественной конвекции осуществляется при местном нагревании или охлаждении среды, находящейся в ограниченном или неограниченном пространстве. Этот вид конвективного переноса тепла играет преимущественную роль в процессах отопления помещений и имеет значение в различных областях техники. Например, нагревание комнатЬого воздуха отопительными приборами, а также нагревание и охлаждение ограждающих конструкций помещений (стены, окна, двери и пр.) осуществляется в условиях естественной конвекции, или так называемого свободного потока. Естественная конвекция возникает в неравномерно нагретом газе или жидкости, находящейся в ограниченном или неограниченном пространстве, и может влиять на конвективный перенос тепла в вынужденном потоке среды. В больших масштабах свободное перемещение масс среды, вызванное различием ее плотностей в отдельных местах пространства, осуществляется в атмосфере земли, водных пространствах океанов и морей и т. д. За счет естественного движения нагретого воздуха в зданиях осуществляется его вентиляция наружным воздухом. Исследованием свободной конвекции занимался еще М. В. Ломоносов, который применял подъемную силу нагретых масс воздуха для устройства вентиляции шахт, а также для перемещения газов в пламенных печах. К настоящему времени достаточно полно изучен естественный конвективный теплообмен для тел простейшей формы (плита, цилиндр, шар), находящихся в различных средах, заполняющих пространство больших размеров по сравнению с размерами самого тела. Этот вид теплообмена подробно изучался в СССР академиком М. В. Кирпичевым и его сотрудниками. [c.323]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...