Теплоотдача и методы ее исследования

ТЕПЛООТДАЧА И МЕТОДЫ ЕЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 1. Физика явления теплоотдачи [c.306]

Использование метода диффузии от системы линейных источников тепла для определения коэффициента /), при нестационарном протекании процесса имеет свои особенности. Это связано, прежде всего, с необходимостью рассматривать в общем случае задачу в сопряженной постановке, так как процессы теплопереноса в теплоносителе и в стенках труб взаимосвязаны, а условия на границе с теплоносителем неизвестны. При использовании модели течения гомогенизированной среды удается избежать необходимости определения полей температур в стенках труб и заранее задать граничные условия, используя понятие коэффициента теплоотдачи, зависящего от граничных условий. При этом тепловая инерция витых труб. учитывается введением в систему уравнений, описывающих нестационарный тепломассоперенос в пучке, уравнения теплопроводности для твердой фазы, а изменение температуры труб во времени и пространстве идентично изменению температуры твердой фазы гомогенизированной среды. Система уравнений (1.36). .. (1.40), приведенная в гл. 1, позволяет рассчитать поля температур теплоносителя и стенки труб (твердой фазы), зависящие от продольной и радиальной координат в различные моменты времени, т.е. решить двумерную нестационарную задачу. В гл. 5 будет рассмотрена система уравнений и метод ее расчета, которые позволяют решить задачу и при асимметричной неравномерности теплоподвода. Однако, как показали проведенные исследования стационарных трехмерной и осесимметричной задач, коэффициент В,, определенный для этих случаев течения, остается неизменным при прочих равных условиях. Поэтому при экспериментальном исследовании нестационарного тепломассопереноса в пучках витых труб целесообразно ограничиться рассмотрением только осесимметричной задачи. Такая задача решена впервые, поскольку все предыдущие исследования ограничивались использованием одномерного способа описания процессов нестационарного теплообмена в каналах, когда рассматривается течение с постоянной по сечению канала скоростью и температурой, которые изменяются только по длине канала. При этом температура стенки определяется из уравнения Ньютона для теплового потока по экспериментальным значениям коэффициента теплоотдачи [24, 26]. [c.57]

В новой теории теплопередачи мы рассматриваем кипение при вынужденной конвекции с помощью почти тех же методов, что и кипение в большом объеме. Другими словами, мы не используем ни коэффициентов теплоотдачи, ни метода размерностей, ни степенных законов, ни логарифмических координат. При исследовании кипения в условиях вынужденной конвекции мы должны учесть еще несколько параметров системы, таких, как массовый расход, качество, длина. Мы должны также рассмотреть локальные характеристики, а не интегральные, т.е. необходимо экспериментально исследовать процессы, протекающие на элементарных участках котельных установок с вынужденной конвекцией, и определить местный тепловой поток фйТ], который можно будет затем проинтегрировать для получения характеристики в целом. [c.176]

Однако наиболее интенсивные исследования теплоотдачи (и трения) в шероховатых трубах начались со второй половины 50-х гг. (и широко проводились в 60>е гг.), когда все четче вырисовывается "социальный заказ" со стороны специалистов по ЖРД на изучение этого вопроса. В результате появились работы [119, 148, 173, 222, 257] и др., создававшие предпосылки для практического использования метода интенсификации теплоотдачи за счет создания на стенках охлаждающего тракта определенной степени шероховатости. [c.94]

Принцип сопряжения многофазных задач. Развитие массопередачи (теплопередачи) началось с исследования массоотдачи (теплоотдачи) в одной из контактирующих фаз. Одновременно в этом направлении развевались и теоретические исследования методы расчета коэффициентов массоотдачи в одной из фаз (жидкой или газовой). Однако природа явлений переноса в двух- и многофазных систем намного шире и, чтобы раскрыть ее с большей полнотой, необходимо привлечение в расчетах принципа сопряжения фаз и потоков количества движения, массы и энергии. Впервые при исследовании двухфазного массообмена этот принцип был применен в работах [73, 74]. Одним из важных результатов исследований было обобщение известной зависимости между динамическим (бн) и диффузионным (6) слоем. В частности для двухфазного массообмена эта зависимость имеет вид [c.46]

В реальных условиях аналогия между процессами тепло- и массоотдачи является приближенной она нарушается по ряду причин, и в первую очередь из-за наличия конвективных потоков пара, а также из-за взаимного влияния одновременно протекающих процессов тепло- и массоотдачи. Тем не менее при небольших конвективных потоках пара рассматриваемая аналогия дает хорошие результаты. При исследовании локальной теплоотдачи в сложных системах, например в радиальных вращающихся трубах, где коэффициент теплоотдачи вследствие действия массовых центробежных и кориолисовых сил изменяется как по длине трубы, так и по периметру ее поперечного сечения, метод сублимации нафталина является наиболее простым и в то же время наиболее информативным. [c.94]

Исследование конвективной теплоотдачи в тесных пучках при < 1 методом локального теплового моделирования с применением принципиально иных типов калориметров и иного способа обработки опытных данных показало, что разница между коэффициентами теплоотдачи, определяемыми при полном и локальном моделировании, может быть сведена к 3,0—3,5%,т. е. лежать в пределах точности эксперимента [Л. 5-16]. [c.186]

По свидетельству Г. Саттона, в 40-е гг. в США появился интерес к использованию в ЖРД метода интенсификации теплоотдачи от стенки к хладагенту путем доведения последнего до пузырькового кипения [266, с. 305]. Это обстоятельство закономерно привело к необходимости проведения соответствующих научных исследований. В результате появилось весьма много работ, посвященных анализу различных аспектов этого процесса. Так, например, делалась попытка понять особенности зарождения и роста пузырьков пара [155, 217, 239, 241], причины увеличения теплоотдачи при пузырьковом кипении, особенности теплоотдачи при кипении при повышенном давлении [158], анализировался вопрос об изменении коэффициента поверхностного трения при доведении жидкости до пузырькового кипения [242] и т.д. [c.93]

Однако в ходе этих фундаментальных исследований не удавалось получить общие соотношения для теплообмена между кипящей жидкостью и поверхностью нагревателя. Кроме того, процесс кипения наряду с особенностями, общими для всех жидкостей, имел и некоторые частные особенности, присущие только одной или нескольким из них (появление осадков на стенке, разложение хладагента и т.д.). Поэтому в целях получения результатов, необходимых для проектирования регенеративной системы охлаждения ЖРД, проводились прикладные исследования, направленные на изучение процесса теплоотдачи при кипении отдельных компонентов топлив. Например, в работе [119] приводились эмпирические формулы для расчета теплового потока при пузырьковом кипении горючих JP-3 и JP-4. Изучение особенностей теплоотдачи при кипении в 50-е гг. стало неотъемлемой задачей при исследовании охлаждающих свойств различных компонентов и было проведено практически для всех видов известных в то время топлив [115, 246]. Вместе с тем практическое использование в ЖРД метода интенсификации теплоотдачи за счет доведения хладагента до пузырькового кипения натолкнулось на определенные трудности, и до сих пор не известно ни одного случая, когда этот метод использовался бы на двигателях США (или других стран), работавших на высококипящем топливе. [c.93]

Задачей ближайших исследований является построение теории регулярного режима некоторых тел простой формы, в которой были бы учтены раздельные коэффициенты теплоотдачи, и приложение этой теории к их определению. Некоторые шаги в решении этой задачи уже сделаны. В 1951—1952 гг. А. И. Лазарев и Е. С. Платунов, пользуясь обобщенными формулами, дали метод экспериментального определения раздельных коэффициентов теплоотдачи пластинки и цилиндра в условиях естественной конвекции [64]. Этим открывается перспектива более широкого применения альфакалориметра регулярного режима. [c.395]

Исследование теплоотдачи по методу энтальпии. Опытный горизонтальный теплообменник типа труба в трубе представлен па рис. 3-15. Основным элементом ее является круглая медная труба 1 диаметром % мм длиной 2 100 мм, с толщиной стенки 2 мм, коаксиально помещенная во второй трубе 2, служащей -кожухом [Л. 6], или канал прямоугольного сечения 3,3X17 мм длиной 750 мм [Л. 1]. По опытной трубе течет нагретая вода. Внутри опытного прямоугольного канала — масло. Теплообмен между нагретой жидкостью и стенкой является объектом исследования. По зазору между опытной трубой и кожухом движется охлаждающая вода. Вход в опытную трубу выполнен плавным, перед входом находится камера 3, обеспечивающая равномерное распределение скорости жидкости на входе. После опытной трубы жидкость поступает в камеру смешения 4, которая обеспечивает хорошее перемешивание жидкости перед измерением ее температуры. Для уменьшения потерь тепла в окружающую среду входная и смесительные камеры, а также патрубки для термопар тщательно изолируются. Циркуляция жидкости в системе осуществляется центробежным пасосом 5, сидящим на одном валу [c.167]

Область устойчивого пленочного кипения характеризуется отсутствием контакта жидкости со стенкой. В переходной зоне существование контакта Нгидкости со стенкой подтверждается как данными визуального наблюдения [4.14], так и исследованиями с помощью солевого метода [4.15]. Интенсивный рост температуры стенки возможен только в области контакта водного раствора соли со стенкой. С течением времени слой отложений на стенке растет и температура ее увеличивается. В то же время в области, где нет контакта жидкости со стенкой, температура поверхности не изменяется. По сравнению с зоной устойчивого пленочного кипения переходная зона характеризуется более низкими значениями перегрева стенки (Тст — Тн) и более высокими значениями коэффициента теплоотдачи. Коэффициент теплоотдачи здесь зависит от тепловой нагрузки и массовой скорости. [c.151]

Удовольствуе.мся этими краткими сведениями о ламинарном пограничном слое в сжимаемом газе. Применение к сжимаемому газу 1гри-ближенных методов теории ламинарного пограничного слоя (см. 87) произодилось многими авторами. Для пластинки первое исследование в этом направлении было проведено Ф. И. Франклем. При отсутствии теплоотдачи и числе а = 1 теми же приближенными приемами для крылового профиля пользовался А. А. Дородницын в ранее цитированной работе. При более общих предположениях (наличие теплоотдачи) тот же вопрос был исследован Л. Е. Калихманом. [c.580]

Для исследования была выбрана одна четвертая частЬ ОК--ружности, расположенная в горизонтальной плоскости, где находились две точки касания шарового калориметра е соседними шарами. Опыты проводились при Re = 7-10 средний коэффн-циент теплоотдачи для этого режима был равен 343 Вт/(м -° С) температурная разность в металлической обрлочке при мощности электронагревателя 500 Вт составляла - 62° С измерен-кая разность температур в тангенциальном направлении по поверхности между точкой касания и точкой поверхности с мак- симальным локальным коэффициентом теплоотдачи была равна 6°С влияние неоднородности локального коэффициента теплопередачи практически не сказывалось на температурном поле в оболочке уже на расстоянии 12,5 мм от поверхности. Минимальная температура поверхности получалась в области с максимальным коэффициентом теплоотдачи, максимальная— в месте контакта с соседним шаром. При среднем перепаде в оболочке 62°С измеренная разность температур на поверХ ности электрокалориметра, вызванная наличием переменного коэффициента теплоотдачи, составляла 6° С, что не превышает 10% этого перепада. Полученное экспериментальным путем температурное поле было проверено с помощью расчетных- методов. В частности, был разработан метод, основанный на уравнении теплового баланса в форме конечных разностей, и составлен алгоритм для расчета, распределения температур в объеме на ЭВМ. [c.85]

На рис. 3-28 дана схема опытной установки для исследования теплоотдачи в потоке капельной жидкости В условиях ее нагревания с давлением, близким iK атмосферному, по методу локального моделирования (Л. 7]. Опытная установка представляет собой гидродинамическую трубу замкнутого типа. Рабочий участок ее 1 имеет сечение 80x160 мм на этом участке устанавливается исследуемый трубный пучок 2. Пучок составлен из труб диаметром 10 мм, выполненных из нержавеющей стали. Трубы располагаются в коридорном порядке в 10 рядов с одинаковым расстоянием в поперечном и продольном направлении, равном 1,57 диаметра. Калориметрическая трубка 3 выполняется из меди. Она устанавливается в середине пятого ряда трубного пучка, где поток воздуха имеет стабилизированное состояние. Циркуляция воды через исследуемый трубный пучок в гидродинами-13 в. А. Оснпоаа. 193 [c.193]

Исследование влияния винтового движения потока капельной жидкости (по методу радиационного нагревания). В предыдущей работе закручивающие возмущения в потоке воздуха создаются только на входе в опытную трубу, а затем по мере движения потока воздуха в силу наличия силы трения он постепенно раскручивается, т. е. уменьшается вращательная скорость и увеличивается шаг раскрутки по длине трубы, что приводит к постепенному затуханию влияния закручива ия потока на интенсивность теплоотдачи. На опытной установке рис. 3-38 (Л. 2] турбулизация потока (вода, жидкий металл) производится по всей длине опытной трубы / с помощью винтовых турбулизаторов 2. Турбулизаторы представляют собой узкие пластины сечением 12X1 мм , скрученные по продольной оси до получения винта с равномерным шагом различной величины 50,5 109,5 мм и шагом, равным бесконечности (пластина). Опытная труба диаметром 2 мм и длиной 1 000 мм помещается в вертикальном положении внутри радиационного нагревателя 3. Поток жидкости внутри трубы двигается сверху вниз. [c.220]

Более строго, в совр. понимании, П. т. — учение о методах исследования явлений, основанное на идее, что каждая задача должна рассматриваться в своих, характерных для нее нереме пных, представляющих собой безразмерные степен1н,1е комплексы (см. Размерностей анализ), составленные из величин, существенных для исследуемой задачи. Конечная цель исследования — определение количеств, закономерностей явлений, т. е. установление зависимостей, к-рыми неизвестные величины, существенные для процесса, определяются как ф-ции величин, известных непосредственно по постановке задачи. Однако аргументами в этих зависимостях являются пе только независимые переменные, но и параметры задачи (размеры системы, физ. константы, режимные параметры). Значения параметров фиксируются условиями задачи и изменяются при переходе от одного частного случая к другому. Папр., при рещении задачи о перераспределении тепла в твердом теле темп-ра (искомая переменная) определяется как однозначная ф-ция координат и времени (независимые переменные). Однако ур-ние, связывающее темп-ру с координатами и временем, включает ряд параметров (размеры тела физ. константы вещества — теплопроводность, теплоемкость, плотность величины, характеризующие начальные и граничные условия, — темп-ру тела перед началом процесса, темп-ру поверхности тела или окружающей среды коэфф. теплоотдачи). Т. о., темп-ра оказывается ф-цией большого числа аргументов различного типа. [c.80]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...