Экспериментальное изучение конвективного теплообмена

Получение уравнения (2.26) приводит исходную зависимость (2.25) коэффициента теплоотдачи от размерных переменных конвективного теплообмена к зависимости между критериями подобия. Число независимых переменных снижено с 6 до 2. Этим обеспечена возможность экспериментального изучения конвективного теплообмена, так как число необходимых опытов значительно снижается. В уменьщении числа переменных исходной функциональной зави- [c.110]

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ КОНВЕКТИВНОГО ТЕПЛООБМЕНА [c.329]

В предлагаемой работе приводятся результаты экспериментального изучения конвективного теплообмена тел разной формы (шар, конечный цилиндр, конус, плита, шайба и пластина) при различной их ориентации в потоке, полученные в одинаковых температурных и гидродинамических условиях. [c.257]

Исходные уравнения и их рещение, а также результаты экспериментального изучения конвективного теплообмена возможно и целесообразно представлять в виде зависимостей между безразмерными комплексами — числами подобия. Приведение математического описания процесса и расчетных соотношений к безразмерному виду позволяет выявить условия подобия и сопоставимости процессов, сокращает число переменных и постоянных величин, определяющих процесс при экспериментальном исследовании позволяет свести к минимуму число величин, которые необходимо варьировать в опытах указывает компактный и рациональный способ обобщения экспериментальных данных дает возможность, не рещая исходную систему дифференциальных уравнений, анализировать предельные случаи и устанавливать критерии подобия, которые характеризуют наиболее существенные особенности процессов в данных конкретных условиях. [c.204]

При экспериментальном изучении конвективного теплообмена опытные данные обрабатывают в критериях подобия. Рассмотрим систему критериев для стационарных процессов конвективного теплообмена в однофазной несжимаемой жидкости, плотность которой зависит от температуры, а другие физические параметры постоянны. В этом случае процесс теплообмена между жидкостью и поверхностью твердого тела заданной геометрической формы описывается следующим критериальным уравнением [c.289]

Тем самым обеспечивается возможность экспериментального изучения конвективного теплообмена в условиях свободного движения, так как в этом случае число необходимых опытов резко снижается [c.161]

Для подогрева воздуха использовались два трубчатых электроподогревателя 9, с помощью которых осуществлялся различный подогрев воздуха. Воздухоподогреватели применялись при изучении конвективного теплообмена от горячего воздуха к поверхности экспериментального участка при его воздушной продувке. [c.140]

Изучение конвективного теплообмена продолжается как в теоретическом направлении, так и экспериментальном. [c.282]

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]

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 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]

При изучении процессов конвективного теплообмена результаты экспериментальных и теоретических исследований представляют в виде зависимостей между безразмерными числами (инвариантами) подобия. [c.158]

Вследствие исключительно ограниченной возможности аналитического решения задач конвективного теплообмена изучение процессов теплоотдачи при движении газов и жидкостей производится преимущественно экспериментально. Для того чтобы результаты экспериментов могли быть использованы для расчета аналогичных [c.68]

В 20-е годы развитие учения о теплообмене в СССР возглавил академик М. В. Кирпичев, школа которого заложила основы теории подобия и ее приложения к вопросам теплопередачи. Советскими учеными были разработаны оригинальные и эффективные способы расчета процесса теплопроводности с помощью теории регулярного режима и метода элементарных балансов были предложены расчет конвективного теплообмена по методу теплового пограничного слоя, расчеты теплопередачи при кипении жидкостей и конденсации паров, расчеты различных случаев теплопередачи и, в частности, теплоотдачи перегретого пара при высоких давлениях, расчеты взаимной облученности тел в задачах радиационного теплообмена. Были разработаны также оригинальные методы экспериментального изучения процессов теплоотдачи и теплопроводности различных жидкостей, газов и водяного пара, определены их коэффициенты теплопроводности при высоких давлениях и температурах, составлены таблицы водяного пара и других рабочих веществ и разработаны нормы теплового расчета паровых котлов. Были разработаны также вопросы нестационарной теплопроводности, исследованы явления теплопередачи в двигателях внутреннего сгорания и теплообмена при изменении агрегатного состояния теплоносителя. [c.8]

Состояние учения о свободной конвекции в настоящее время таково, что многие стационарные задачи имеют точные или приближенные аналитические решения. Среди аналитических работ преобладают исследования ламинарных потоков, возникающих при свободной конвекции. Труднее математической обработке поддаются вопросы свободной конвекции при турбулентном течении в пограничном слое. В этом случае, как и в случае ламинарного режима, для описания теплообмена в условиях свободной конвекции применяются методы теории подобия с широким использованием эксперимента. Изучение вопросов нестационар- ной свободной конвекции имеет также большое значение. Одним из важнейших вопросов теории нестационарного теплообмена в условиях свободного движения является вопрос о влиянии вибраций на конвективные процессы. Вибрационный эффект, создаваемый или перемещением нагретой поверхности в окружающей среде или подводом возмущений в виде акустических или других периодических колебаний к самой среде, может изменить теплоотдачу в несколько раз. Такое изменение теплоотдачи позволяет качественно по-другому подходить к решению новых задач в условиях естественной конвекции, и в настоящее время обширные исследования посвящены этому вопросу. Получить общее аналитическое решение задачи не всегда удается, поэтому большинство работ посвящено экспериментальному и аналитическому исследованию частных случаев. [c.143]

Вход исследованных экспериментальных каналов не был плавным. Он был ближе к условиям внезапного сужения с острой кромкой на входе, так как переходный конус между камерой торения и рабочим участком (фиг. 1) имел ступенчатую футеровку хромомагнезитовыми кирпичами. Особенности на развитие теплооб.мена по длине канала накладывали геометрия камеры горения и процесс сжигания газообразного топлива. Испытания по изучению конвективного теплообмена при продувке каналов диаметром 100 и 400 мм горячим воздухом отличались большими погрешностями в связи с малыми значениями получаемых при этом тепловых потоков. Поэтому для оценки е были привлечены опыты других авторов, известные из литературы и полученные при испытании каналов с различными условиями входа. Из них наиболее близкими к нашим были условия, имевшие место в опытах Грасса (19], в которых исследовался конвективный теплообмен при движении воздуха в канале с постоянной температурой стенки при различных условиях входа. Наши опыты с воздушной продувкой также были использованы при этом анализе. На -графике (фиг. 3) приведены значения к в функции а по данным (различных авторов. Эти графики показывают, что чем больше турбулизирован поток на входе, тем более интенсивен теплообмен на начальном участке. Опыты Грасса с каналами при внезапном сужении на входе, близкие по конфигурации к каналам в наших опытах, расположены в середине графика. К этим опытам близка одна из серий наших испытаний цри воздушной продувке. Ориентируясь на эти данные, для оценки бк принята зависимость [c.145]

Метод аналогий применяют в тех случаях, когда удается подобрать процесс иной физической природы, существенно легче осуществляемый экспериментально на модели, чем натурный. Так, для экспериментального решения на электрических моделях двумерных задач теплопроводности широко использовалась электротепловая аналогия [26], а для решения задач гидродинамики — элек-трогидродинамическая аналогия [27]. Для изучения конвективного теплообмена в условиях постоянных физических свойств жидкости применялась аналогия между процессами конвективного теплообмена и массообмена [16]. Однако метод аналогий позволяет, как правило, получить лишь приближенные сведения о процессе, происходящем в натурных условиях. Решение перечисленных задач осуществляется в настоящее время в строгой математической постановке методами математического моделирования. [c.378]

Несмотря на значительные расхождения между экспериментальными и расчетными данными (рис. 3.11), выражение для конвективной составляющей коэффициента теплообмена в ряде случаев [75, 76, 78, 88] довольно успешно описывает экспериментальные данные. Это позволило провести ряд специальных опытов, направленных на изучение механизма конвективного теплообмена в слоях крупных частиц. Исследования проводились на установке, подробно описанной в параграфе 3.4. Измерение коэффициентов теплообмена между поверхностью датчика-нагревателя и слоем дисперсного материала осуществлялось по методике, изложенной в 3.4.3. В данной серии опытов использовался датчик диаметром 13 мм, устанавливаемый вертикально вдоль оси колонны или горизонтально на расстоянии 62 мм от газораспределительной решетки. Слой образовывали модельные материалы — стеклянные шарики узкофракционного состава со средними диаметрами 0,45 мм (0,4—0,5), 1,25 мм (1,2— 1,3) и 3,1 мм (3,0—3,2). Их физические характеристики приведены в табл. 3.3. Коэффициенты теплообмена измерялись в псевдоожиженных слоях, затем в плотных, зажатых сверху жесткой металлической сеткой (опыты проводились в колонне из оргстекла, при этом движения частиц не наблюдалось). Эксперименты с плотн лми зажатыми слоями повторялись заметного разброса точек (вне пределов точности измерений) не наблюдалось. [c.88]

В связи с большим значением процессов радиационно-конвективного теплообмена для современной техники и затруднительностью их матемапического анализа и изучения в последнее время был предпринят ряд экспериментальных исследований, посвященных данной проблеме [Л. 171, 172, 197, 198, 264, 271—288, 438]. Эти исследования были выполнены применительно к задачам то почной и печной техники. При этом в [Л. 171, 172, 197, 264, 271, 273, 275—279, 281, 283, 286] изучался процесс сложного теплообмена в условиях движущейся горящей среды, а в [Л. 198, 272, 274, 280, 282, 284, 285, 287, 288, 438] процесс горения отсутствовал. [c.408]

Воздух подавался в смесительное устройство воздуходувкой 9, (Причем грубая регулировка его расхода производилась вентилем, а более точная и плавная осуществлялась специально сконструированным регулятором 6, устанавливаемым на входе в смеситель 5. Для подогрева воздуха использовались два трубчатых электронагревателя 7, с ломощыо которых воздух мог нагреваться до различной температуры. Такой подогрев воздуха осуществлялся при изучении чисто конвективного теплообмена между горячим воздухом и поверхностью экспериментального участка (при так называемой воздушной продувке экспериментального участка). Измерение расхода воздуха осуществлялось при помощи диафрагмы И и дифференциального манометра 10. Продукты сгорания топлива, образующиеся в камере сгорания, после прохождения экспериментального участка удалялись вытяжным устройством в атмосферу. Охлаждающая вода поступала из водопровода в бак постоянного уровня, откуда насосом 18 подавалась в распределительный коллектор и отводилась ко всем кало-риметрируемым участкам экспериментальной установки. [c.432]

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]

Разделение теплового потока на отдельные слагаемые представляет собой только самый первый шаг на пути изучения теплообмена. Основные трудности возникают при дальнейшем определении каждой из составляюших. Потоки / з и пропорциональны, как известно, четвертой степени температур газа и стенки. Но коэффициенты пропорциональности, характеризующие поглошательную и излучательную способности поверхности, известны недостаточно достоверно. Их, конечно, приходится определять экспериментальным путем, допол няя фактические данные некоторыми упрощаюшими предположениями. Наиболее, однако, сложна задача определения конвективного теплообмена. Обычно считают, что тепловой конвективный поток пропорционален разности температур между местной температурой газа Тс и температурой поверхности тела Г [c.339]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...