Основы конвективного теплообмена

ГЛАВА 14. ОСНОВЫ КОНВЕКТИВНОГО ТЕПЛООБМЕНА 48. Исходные положения [c.314]

Основы конвективного теплообмена [c.129]

Физические основы конвективного теплообмена. Как указывалось выше, передача тепла конвекцией происходит при движении жидкости или газа, движущиеся частицы которых являются теплоносителями. Теплообмен происходит за счет непосредственного контакта частиц теплоносителя и нагреваемого (или охлаждаемого) тела. При движении теплоносителя частицы, отдавшие (или воспринявшие) тепло, непрерывно сменяются другими у поверхности омываемого тела. [c.69]

Основы теории конвективного теплообмена [c.402]

Диффузионно-тепловая аналогия (ДТА) используется для изучения процессов конвективного теплообмена. В основе ДТА лежит формальное сходство уравнений, описывающих процесс конвективного Теплообмена при течении жидкости с постоянными свойствами, и уравнений, описывающих конвективный перенос примеси в движущейся жидкости. При этом процесс конвективного теплообмена заменяется процессом конвективной диффузии. На основании измерений профиля концентрации на модели при соблюдении правил моделирования поле температур в движущейся жидкости можно получить посредством простого пересчета. Коэффициент теплоотдачи может быть найден пересчетом измеренного на модели коэффициента массоотдачи. [c.92]

Изложены законы термодинамики и их приложение к анализу круговых процессов и циклов тепловых двигателей и холодильных установок. Рассмотрены задачи теплопроводности, конвективного теплообмена и теплового излучения, а также основы расчета теплообменных аппаратов. [c.2]

В ряде случаев система дифференциальных уравнении конвективного теплообмена решается численными методами с применением ЭВМ. Полученные численные значения коэффициентов теплоотдачи обобщаются на основе теории подобия в виде уравнений подобия. [c.199]

В основу изучения конвективного теплообмена между окружающей средой и поверхностью тела может быть положен известный из курса физики закон Ньютона [c.279]

Определение а теоретическим путем весьма затруднительно, а в большинстве случаев невозможно из-за большого количества факторов, влияющих на конвективный теплообмен, поэтому он определяется, как правило, опытным путем. Исследования конвективного теплообмена проводят на моделях, а результаты исследований переносят на промышленные установки, но для этого необходимо, чтобы процессы в моделях и промышленных установках были подобными. Условия,, необходимые для создания подобных процессов, раскрываются теорией подобия. Подобными могут быть как геометрические фигуры, так и любые физические величины, а также физические процессы конвективного теплообмена, протекающего в теплообменном аппарате и его модели. Таким образом, в основе подобных процессов лежит их геометрическое подобие, т. е. геометрическое подобие промышленной установки и ее модели. [c.89]

Сложность процессов конвективного теплообмена заставляет при его изучении особенно широко использовать методы экспериментального исследования. В результате эксперимента получают синтезированные сведения о процессе, влияние отдельных факторов не всегда легко выделить. Эти трудности помогает преодолевать теория подобия, рассмотренная в гл. 5. Основой теории подобия является математическая формулировка краевой задачи. [c.137]

Таким образом, на основе третьей теоремы подобия равенство критериев Re и Рг обеспечивает подобие процессов конвективного теплообмена при вынужденном движении. Одинаковость критериев Nu является следствием установившегося подобия. [c.53]

В эти уравнения температура входит лишь под знаком производной или в виде разности. Это означает, что для процессов конвективного теплообмена существенны лишь разности температур, а не абсолютные значения. Поэтому следует рассматривать подобие температурных напоров v, отсчитывая температуру от фиксированного ее значения в условиях однозначности. Для двух подобных процессов теплообмена на основе общего определения подобия имеем [c.55]

Числа подобия и уравнения подобия. Подведем итоги анализа. Приложение к процессам конвективного теплообмена общих принципов учения о подобии физических явлений позволяет установить условия, определяющие подобие этих процессов, и получить уравнения подобия (2-34), (2-53), (2-73), которые служат основой при обобщении опытных данных и моделировании тепловых процессов. [c.61]

На основе проведенного анализа была решена задача о распределении температурных полей в цилиндрическом сварном патрубке реактора ВВЭР-440 в режиме эксплуатационного расхолаживания со скоростью 30°С/ч. Изменение температуры теплоносителя во времени показано на рис. 5.1. Коэффициент конвективного теплообмена с корпусом реактора определялся в соответствии с выражением (3.36). Внешняя поверхность реактора теплоизолирована. Начальная температура корпуса принята равной 300°С. Теплофизические свойства материалов на рассматриваемом интервале времени D, 2,5 ч меняются незначительно и составляют для материала корпуса реактора к = 33 ккал/м-ч -°С, р = 7,8 10 кг/м , с = 0,14 ккал/кг °С, для остальной части конструкции (наплавка, сварной шов) f = 15 ккал/м ч °С, р = 7,9 10 кг/м , с = 0,13 ккал/кг °С, коэффициент конвективного теплообмена h = 0,097 кал/см с . Задача нестационарной теплопроводности решалась в линейной постановке с использо- [c.175]

В ч. 3 проведен анализ всех трех разновидностей сложного теплообмена. Вначале рассматриваются теоретические основы сложного теплообмена для общего случая, когда происходят радиационный, конвективный и кондуктивный переносы энергии. Проведен анализ уравнений и условий подобия процессов сложного теплообмена с учетом анизотропии объемного и поверхностного рассеяния, селективности излучения и индуцированного испускания для произвольных геометрических конфигураций исследуемых систем. [c.332]

Численное решение задачи радиационно-конвективного теплообмена в движущейся среде с источниками [Л. 377] было выполнено на основе привлечения зонального метода для описания радиационного теплообмена. Сложность полученных уравнений заставила авторов ограничиться численными расчетами для отдельных конкретных случаев. [c.401]

Автором были использованы оба пути экспериментального исследования процессов радиационно-конвективного теплообмена. При этом на основе метода физического элиминирования было выполнено исследование процесса сложного теплообмена в камере сгорания [Л. 171, 172], а второй метод был использован при изучении радиационно-конвективного теплообмена продуктов сгорания со стенками канала при отсутствии горения [Л. 198]. [c.409]

При разработке упрощенной физической схемы процесса радиационно-конвективного теплообмена в качестве основы было принято уравнение энергии, записанное в осредненном по времени и по сечению канала виде [c.426]

В книге изложены основные вопросы теории теплообмена. Рассмотрены проблемы конвективного теплообмена и вопросы, связанные с новой техникой (неизотермические течения, пограничный слой в турбомашинах, жидкометаллические теплоносители, сверхзвуковое течение газа, теплообмен в разреженном газе, при изменении агрегатного состояния и др.). Особое внимание уделено физической трактовке закономерностей теплообмена, приведены основы теплового расчета аппаратов, некоторые методы тепловой защиты элементов машин. [c.2]

Если число Вг е малое (Вг < Вг то задачу конвективного теплообмена можно решать традиционным путем, без учета сопряжения с температур, ным полем в толще стенки. Величина определяется на основе оценки [c.262]

В области вязкостного режима при значениях Gr-Pr>0,l экспериментальные данные хорошо обобщаются на основе известных критериев для конвективного теплообмена при естественной конвекции. [c.531]

Рейнольдс (1874) провел фундаментальные теоретические исследования, чтобы установить связь гидродинамических характеристик течений с коэффициентом конвективного теплообмена котельных жаровых труб. На этой основе им была создана гипотетическая модель процессов переноса, протекающих вблизи поверхности раздела фаз. Мы будем называть ее моделью потока Рейнольдса . В данной главе она связывается с элементом поверхности раздела, участвующим в массообмене при этом используется терминология, введенная в 1-2. Вводится также новая характеристика — плотность рейнольд-сова потока (или просто рейнольдсов поток ), который, как это будег показано ниже, имеет смысл проводимости. [c.46]

В 2-2 первый закон термодинамики применялся к простому веществу с использованием рейнольдсовой модели. В результате было получено важное равенство плотности рейнольдсова потока g и а/Ср, отношения коэффициента конвективного теплообмена к удельной теплоемкости при постоянном давлении. В данном параграфе рассматриваются другие случаи применения первого закона термодинамики. На этой основе получен ряд конкретных выражений движущей силы массопереноса в функции от температуры или энтальпии. [c.91]

Оценочные расчеты можно проводить на основе принципа аддитивности отдельно и независимо вычислять тепловые потоки вследствие излучения и теплопроводности или конвективного теплообмена и результаты суммировать. Это означает, что в кондуктивно-радиационных задачах [c.261]

В программу курса Промышленные печи входят не только аудиторные и лабораторные занятия, но и выполнение курсового проекта. Поэтому в книге, наряду с изложением материала по теоретическим основам работы печей и их конструкциям, рассмотрены методы расчета процессов горения топлива, лучистого и конвективного теплообмена, нагрева металла и сушки литейных форм и стержней, а также основных элементов печей горелок, теплообменников, дымовых труб и электрических нагревателей печей сопротивления. [c.3]

Законы конвективного теплообмена между поверхностью тела и окружающей средой отличаются большой сложностью и будут рассмотрены в специальном разделе курса. В основу изучения конвективного теплообмена положен закон Ньютона — Рнхмана [c.356]

С учетом изложенного следует отметить, что значительную часть критериальных уравнений для внутрипорового конвективного теплообмена можно использовать только в качестве первого приближения. На основе анализа всех данных для предварительных расчетов можно рекомендовать следующее критериальное уравнение [c.47]

Принцип сопряжения фаз [73, 741 явился основой для создания и развиз ия нового научного направления в области конвективного теплообмена 81, 82]. [c.47]

Система дифференциальных уравнений (14.3) — (14.6) совместно с условиями однозначности (14.7) — (14.9) представляет собой формулировку краевой задачи конвективного теплообмена. Следует отметить, что вследствие больщих математических трудностей общее решение системы дифференциальных уравнений конвективного теплообмена получить не удается. Поэтому с целью поиска возможных путей решения поставленной задачи проанализируем структуру предполагаемой функциональной зависимости для температурного поля. На основе постановки краевой задачи можно утверждать, что поле скорости и поле давления есть результат решения уравнений гидродинамики — уравнений (14.4) — (14.6), ибо рассматривается несжимаемая жидкость, физические свойства которой не зависят от температуры. Например, значение вектора скорости в какой-либо точке рассматриваемой области определяется координатами этой точки, коэффициентами дифференциальных уравнений и параметрами, входящими в граничные условия [c.319]

Приведенные завнснмостн, полученные на основе аналиi ического решения задачи теплообмена при ламинарном пограничном слое, совпадают с экспериментальными результатами обобщенных данных при постоянных физических свойствах жидкости (рис. 2.33). Такое совпадение свидетельствует о широких возможностях теории пограничного слоя при peuieiniH задач конвективного теплообмена. В этом разделе показан путь решения и анализ получен 1Ых результатов одной из [c.178]

В первой части пособия излагаются основные понятия и законы термодинамики, термодинамические свойства рабочих тел, анализ термодинамических процессов и циклов. Рассматриваются циклы тепловых двигателей и холодильных машин, приводится эксерготический анализ эффективности тепломеханических систем. Во второй части описываются явления теплопроводности, конвективного теплообмена и теплового излучения, даются основы теплового расчета теплообменных аппаратов. Изложение математической теории теплообмена и теории подобия в начале второй части пособия позволило обеспечить единый подход к рассмотрению задач теплопроводности и конвективного теплообмена и избежать повторений. [c.6]

Рассмотренные в первой части книги основы процессов взаимодействйя излучения и вещества позволяют получить физические представления о радиационном теплообмене и осуществить его математическое описание. Система уравнений, описывающая всю совокупность первичных процессов, из которых складывается радиационный теплообмен, является весьма сложной в математическом отношении. Поэтому процесс радиационного теплообмена, будучи сложным по своей физической природе, отличается также и существенной математической сложностью описания. В связи с этим для его исследования и расчета требуется значительно больше усилий и времени по сравнению с процессами теплопроводности и конвективного теплообмена. [c.88]

Экспериментальные исследования сложного теплооб мена были проведены а го рящей и гомогенной среде. При этом были использованы два подхода метод физического злимииирования и комбинированный (суперин-вариантный) метод, являющийся синтезом аналитического рассмотрения процесса и его экспериментального исследования с привлечением теории подобия. Полученные на основе экспериментов инвариантные зависимости позволяют производить расчеты радиационно-конвективного теплообмена в исследованном диапазоне изменения критериев. [c.333]

Экспериментальные исследования радиационно-конвективного теплообмена отличаются гораздо большей сложностью по сравнению с исследованиями процессов конвективного, кондуктивного и радиационного переносов тепла. Эти сложности возникают на всех этапах проводимого исследования и при создании экспериментального стенда, являющегося довольно сложным техническим сооружением, и при разработке методики проведения экспериментов, и при обработке опытных данных и установлении критериальной зависимости. При этом приходится решать ряд новых методических вопросов, не возникающих в экспериментах по изучению чисто кондуктивного, конвективного и радиациояного теплообмена. Эти методические вопросы являются важными в практическом отношении, так как от их правильного решения зависят достоверность полученных экспериментальных результатов и надежность сделанных на их основе научных выводов и обобщений. Поэтому все более или менее удачные методические разработки по исследованию сложного теплообмена представляют несомненный интерес и должны быть использованы в экспериментальных работах. [c.437]

Довольно оригинальный метод раздельного измерения радиационного я конвективного потоков для исследования теплооб.мена в мартеновских печах был предложен В. С. Кочо [Л. 303], получивший впоследствии название метода двух радиометров. Применительно к лабораторным исследованиям радиационно-конвективного теплообмена этот метод был разработан и использован автором [Л. 272]. Метод двух радиометров ирименялся также при исследованиях сложного теплообмена в моделях камер сгорания паровых котлов и газовых турбин [Л. 197, 299, 304—307]. Экспериментальная проверка основных допущений, лежащих в основе этого метода, содержится в (Л, 305, 306]. [c.438]

Попытки теоретического и экспериментального исследования радиационно-конвективного теплообмена предпринимались рядом авторов [1 —10]. Однако ряд затруднений не позволил достигнуть существенного прогресса в этом направлении. Поэтому представляется целесообразным использовать комбинированный метод исследования процессов сложного теплообмена, предложенный в работах [7, 8]. Сущность этого метода сводится к синтезу аналитического и экспериментального путей исследования с привлечением основ теории подобия. Прежде всего согласно этому методу составляется упрощенная физическая схема процесса, допускающая возможность ее аналитического исследования. Затем проводится теоретическое решение задачи, отвечающей этой схеме. Результаты решения приводятся к безразмерной форме и рассматриваются как обобщенный критерий (суперинвариант), дающий основные связи между различными критериями процесса. Это теоретическое решение упрощенной схемы используется как основной аргумент в искомой критериальной зависимости, а влияние всех критериев определяется как поправки к этой зависимости. Величины поправочных (по всем критериям) функций отыскиваются на основе эксперимента. [c.134]

Обработка опытного материала, проведенная В. М. Семейным на основе этого предположения, дала хорошие результаты [Л. 7-11]. Эти опыты проводились при конденсации водяного пара из воздушного потока, движущегося вдоль вертикальной етенки, причем температуры и концентрации Н2О были близки к тем значениям, которые могут иметь место в мокрых зонах водяных экономайзеров. Движение паровоздушной смееи характеризовалось развитым турбулентным режимом, причем обобщенные зависимости для суммарных коэффициентов переноса оказались близки к обычной критериальной зависимости для конвективного теплообмена при движении в прямых круглых трубах. Можно предположить, что аналогичный результат будет получен и для каналов с другими геометрическими характеристиками, если только будет исключено обратное попадание образовавщегося конденсата в газовый поток. [c.174]

Б основу данного решения положен метод Еубнова-Галернина [i] При решении вадач конвективного теплообмена этим методом [3,5] не исследовалось влияние диссипации энергии на основнне характеристики теплообмена. [c.196]

Эта зависимость получена М.А. Михеевым [175] в результате обработки экспериментальных данных Юргеса и Франка, которые проводили опыты на плитах размером 0,7 х 0,7 м, поэтому правомерность определения величины коэффициента конвективного теплообмена по формуле (8.5) для аэродромных покрытий может быть подтверждена лишь экспериментально на основе исследования температурных полей, хотя предварительно принимается за исходную величину. [c.274]

В работах С. П. Деткова, посвященнйх зональному методу [159— 163], использованы матричные уравнения, что сильно упрощает запись формул и преобразования, особенно при двухмерных и трехмерных системах и большом числе зон. В работах введены общие обозначения однородных величин Объемных и поверхностных зон, с помощью которых система двух интегральных уравнений приводится одному матричному, состоящему из нескольких символов. На основе этого метода проведены расчеты одномерных каналов с диатермической средой [159 160] и лучисто-конвективного теплообмена в цилиндрической камере [161]. В работе [162] дана сводка матричных уравнений и получены общие аналитические решения для слоя серой среды с серыми стенками. В работе [163] зональный расчет для селективно излучающей среды сделан на основе допущения о независимости пропускательной способности участка среды от ее температуры на этом участке. [c.259]

В этом случае процесс лучисто-конвективного теплообмена рассматривается как процесс между газом и непосредственно поверхностью основного материала стенки с некоторым эффективным коэффициентом теплообмена ао, в котором учитывается термическое сопротивление защитного покрытия. Формула для ао получается на основе следующих соображений лучисто-кон-вективный тепловой поток от газа к поверхности защитного покрытия— ao ir — ) равен тепловому потоку через слой защитного покрытия --- ( 1 — 2) (так как теплоемкостью слоя пре- [c.164]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...