Подобие процессов конвективного теплообмена

Кроме того, подобие процессов конвективного теплообмена обусловлено равенством особых безразмерных комплексов, состоящих из физических величин, влияющих на теплообмен (ско- [c.89]

Х ким образом, выполнение точного подобия процессов конвективного теплообмена и, следовательно, проведение точного моделирования этих процессов часто наталкивается на непреодолимые трудности. [c.168]

ПОДОБИЕ ПРОЦЕССОВ КОНВЕКТИВНОГО ТЕПЛООБМЕНА [c.50]

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]

Условия подобия процессов конвективного теплообмена получены в предположении, что коэффициент теплопроводности X, коэффициент вязкости (i и теплоемкость Ср среды постоянны во всей области протекания процесса. В действительности эти физические свойства зависят от температуры, причем для разных теплоносителей характер зависимостей Я=Х( ), ц = д.(0. p = p(t) различен. В процессе теплообмена температура теплоносителя изменяется, следовательно, в общем случае и физические свойства не остаются постоянными. Подобие процессов выполняется тем строже, чем меньше относительное изменение этих свойств, т. е. чем слабей зависимость ъ, ц и Ср от t, чем меньше сами перепады температур в системе и ниже тепловые потоки. При сильном изменении свойств строгое подобие различных процессов, как показывает анализ, в общем случае становится невозможным. В этих условиях имеет место лишь приближенное подобие. Это обстоятельство должно учитываться при обобщении опытных данных. [c.59]

Условия подобия процессов конвективного теплообмена при совместном свободно-вынужденном движении теплоносителя. Анализ условий подобия раздельно для случаев вынужденного движения и свободной конвекции был проведен выше. На практике, однако, встречаются также случаи, когда одновременно с вынужденным движением в системе под действием подъемных сил развиваются токи свободной конвекции, т. е. имеет место свободно-вынужденное течение теплоносителя. В таком более сложном случае для выполнения условий подобия процессов необходима инвариантность (одинаковость) уже не двух, а трех определяющих чисел подобия Рейнольдса Re, Грасгофа Gr и Прандтля Рг. Соответствующее уравнение подобия для теплоотдачи при совместном свободно-вынужденном движении принимает вид [c.61]

Подобие процессов конвективного теплообмена......53 [c.342]

Согласно зависимостям (9.4), равенство критериев Рг, Re и М для модели и натуры дает возможность удовлетворить условиям подобия процессов конвективного теплообмена тела в сверхзвуковом потоке. [c.204]

Критерии подобия процессов конвективного теплообмена [c.232]

Перейдем к рассмотрению процессов конвективного переноса теплоты. В предыдущем параграфе было ска--зано, что конвективный перенос теплоты определяется двумя полями полем скорости и полем температуры. Следовательно, подобие процессов конвективного теплообмена имеет место в том случае, когда подобны поля скорости и поля температуры в этих процессах. Факт подобия температурных полей устанавливается таким же образом, как и в случае подобия полей скорости. Рассмотрим это на примере теплообмена при течении жидкости в трубе. Поскольку перенос теплоты осуществляется под действием разности температур, то интерес представляет не поле абсолютных температур жидкости, 228 [c.228]

При вынужденном движении определяющими числами подобия процессов конвективного теплообмена являются число Рейнольдса и число Прандтля. [c.70]

Экспериментальное исследование процесса конвективного теплообмена. Этот путь используется чаще других, в особенности для сложных процессов. Проведение эксперимента на реальных объектах связано с трудностями организационного и экономического порядка. Кроме того, в период проведения исследования реального объекта может не быть вообще, поскольку именно потребность спроектировать его и вызвала необходимость проведения исследования. Поэтому в большинстве случаев эксперимент проводится на лабораторных установках. В процессе эксперимента выявляется влияние отдельных величин на интенсивность теплоотдачи, при этом измеряются температура, скорость, массовый расход, давление и т. п. в экспериментах по теплообмену теплофизические свойства жидкости, как правило, не измеряют, а используют опубликованные справочные данные. Экспериментальный путь решения задач конвективного теплообмена связан, с одной стороны, со сложностью, обусловленной большим количеством влияющих на теплообмен факторов [см. зависимость (14.12)], а с другой, — с узко специальным характером получаемых результатов, справедливых только для данной лабораторной установки в пределах изменения параметров эксперимента. При этом следует иметь в виду, что создание лабораторной установки, выбор моделирующей среды, определение необходимых интервалов изменения параметров эксперимента должны осуществляться в соответствии с определенными правилами, обеспечивающими достижение главной цели, — получить расчетную зависимость для процесса на реальном объекте. Три указанных проблемы — упрощение функциональной зависимости для теплоотдачи, повышение ее универсальности, создание правил моделирования — помогает решить теория подобия. [c.328]

Процессы конвективного теплообмена называют подобными, если у сравниваемых процессов подобны соответственно поля температуры, скорости и давления Два поля подобны, если переход от одного из них к другому можно осуществить путем умножения на константу подобия. Константа подобия не зависит от координат и времени. Для полей различных физических величин константы подобия различны произвольный выбор констант подобия недопустим. [c.332]

Область О (см. 39), в которой развивается процесс конвективного теплообмена, включает в себя и границу. Сходственные точки, расположенные на границе, связаны теми же соотношениями, что и прочие сходственные точки. Основываясь на этом, можно определить константу геометрического подобия [c.333]

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, сущность подобия двух явлений означает подобие полей одноименных физических величин, определяющих эти явления. Так, в процессе конвективного теплообмена температура,, скорость, давление, а также часто и физические параметры среды (коэффициенты вязкости, теплопроводности, плотность и др.) в различных точках потока могут иметь различные значения. Подобие двух таких процессов означает подобие всех этих величин во всем объеме рассматриваемых систем, т. е. подобие полей этих величин. Для каждой из этих величин скорости га, температурного напора А< и т. д.—существует своя постоянная подобия с , Сд, и т. д. Полный перечень всех величин, характеризующих рассматриваемые явления, может быть установлен только при наличии математического описания явлений. [c.45]

Согласно теории подобия у подобных процессов должны быть одинаковы также и определяемые критерии подобия. В процессах конвективного теплообмена в качестве определяемого критерия выступает критерий Нуссельта Nu, характеризующий интенсивность процесса конвективного теплообмена [c.51]

Уравнение подобия или критериальное уравнение для процессов конвективного теплообмена при вынужденном движении теплоносителя имеет вид [c.51]

Приведенные выше условия подобия определяются путем анализа математического описания процессов конвективного теплообмена. При вынужденном движении теплоносителя гидромеханическая картина течения не зависит от теп- [c.51]

Приведенные выше условия подобия относятся к стационарным, процессам конвективного теплообмена. Для нестационарных процессов, т. е. процессов, изменяющихся во времени, необходимо добавить еще одно условие, определяющее временное подобие процессов [c.57]

Критерии и уравнения подобия. Подведем итоги анализа. Приложение к процессам конвективного теплообмена общих принципов учения о подобии физических явлений позволяет установить условия, определяющие подобие этих процес- [c.57]

Прежде всего подобными могут быть лишь процессы теплообмена, протекающие в геометрически подобных системах. Далее необходимой предпосылкой подобия должно быть подобие полей скорости, температур и давлений во входном или начальном сечении таких систем. При выполнении этих условий стационарные процессы конвективного теплообмена при вынужденном движении будут подобны, если выполняется условие [c.54]

Уравнение подобия для процессов конвективного теплообмена при вынужденном движении теплоносителя имеет вид [c.55]

Приведенные выше условия подобия определяются путем анализа математического описания процессов конвективного теплообмена. При вынужденном движении теплоносителя гидромеханическая картина течения не зависит от теплообмена, поэтому условия гидромеханического подобия являются необходимой предпосылкой теплового подобия. Эти условия уже были рассмотрены в 2-3. Они сводятся к подобию полей скорости и давления во входном сечении систем и к выполнению условия [c.55]

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]

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]

При экспериментальном изучении процессов конвективного теплообмена опытные данные обрабатывают в критериях подобия (см. стр. 138). Из выражений для Q и а, уравнений конвективного теплообмена и условий однозначности следует, что [c.139]

При экспериментальном изучении процессов конвективного теплообмена опытные данные обрабатывают в виде функциональных зависимостей между безразмерными комплексами, называемыми критериями подобия. [c.207]

Это обстоятельство накладывает серьезное ограничение на возможность точного моделирования, так как выполнить точное подобие процессов конвективного теплообмена в широком интервале изменения рода жидкости и температурных параметров процесса не представляется возможным. В частности, это приводит к тому, что при точном моделировании возможность замены газа капельной жидкостью практически исключается из-за неподобия полей физических параметров в образце (газ) и модели (капельная жидкость). [c.168]

При изучении конвективного теплообмена наибольший практический интерес представляет опред еление коэ( х шциеита теплоотдачи а, который входит только в критерий Nu. Поэтому уравнение конвективного теплообмена penjaeT n относительно этого числа. Теория подобия позволяет в обш,ем виде установить критериальные зависимости, достаточно полно характеризующие процесс конвективного теплообмена. Обобщенное уравнение конвективного теплообмена имеет вид [c.86]

ВЫ для исследованной постановки и в определенном интервале изменения остальных критериев. Однако, раскрывая частный характер общей зависимости, они в известной мере позволяют качественно судить и об ожидаемой общей критериальной связи для процессов радиационно-конвективного теплообмена в камерах сгорания. Проведенный анализ критериальной системы дает также возможность использовать метод физического элиминирования более строго и обоснованно при аналогичных исследоваииях для других диаиазонов изменения критериев подобия радиационно-конвективного теплообмена в движущейся горящей среде. [c.423]

Теоретической предпосылкой для теплового моделированин является наличие соответствующего математического описания исследуемого явления в виде системы уравнений и условий однозначности, Согласно третьей теореме подобия М. В. Кирпичева, явление в модели будет подобно исходному явлению, если оба они подчиняются одинаковым по физическому содержанию и форме дифференциальным уравнениям и одинаковым яо физическому содержанию и форме записи уравиениям, определяющим условия однозначности. Применительно к процессам конвективного теплообмена это означает, что рассматриваемые явления протекают в геометрически подобных системах, имеют подобное распределеняе скорости и температуры во входных сечениях геометрических системах, подобное распределение полей физических параметров в потоке жидкости. Кроме того, одноименные, определяющие критерии подобия для явления-модель и явления-образец должны быть численно одинаковыми. Перечисленные условия подобия являются необходимыми и достаточными. Практически точно удается осуществить не все перечисленные требования при моделировании явлений. Геометрическое подобие модели и образца и подобное распределение скоростей во входном сечении может быть выполнено относительно просто. Подобное распределение температуры в жидкости при входе в модель выполняется также достаточно легко, если задается постоянное распределение температуры м скорости при входе в модель. Наоборот, осуществление подобного распределения температуры в жидкости у поверхности нагрева в модели и образце является весьма трудной задачей, хотя и возможно путем применения различных способов обогрева поверхности. Для расчета средств обогрева поверхности нагрева необходимо выбрать перепад между температурами поверхности нагрева и омывающей ее жидкостью в модели. При развитом турбулентном движении указанный температурный перепад непосредственно в критерий подобия не входит. Поэтому опыты можно производить и при таком значении температурного напора, которое обеспечивает необходимую точность его измерения. [c.311]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...