Гидродинамический и тепловой пограничные слои

В качестве примера аналитического решения задачи конвективного теплообмена рассмотрим процесс теплоотдачи при продольном омывании ламинарным потоком несжимаемой жидкости плоской поверхности. Скорость и температура жидкости за пределами гидродинамического и теплового пограничного слоя постоянны и равны соответственно гшо и to [c.288]

Рис. 19.7. Гидродинамический и тепловой пограничные слои на начальном участке трубы

Тепловой пограничный слой. При больших скоростях движения газа (Л1 1) вдоль твердого тела на его поверхности возникают гидродинамический и тепловой пограничные слои. В указанных условиях оба слоя оказывают взаимное влияние друг на друга. [c.200]

Течение жидкости в трубах отличается рядом особенностей. Понятия гидродинамического и теплового пограничного слоев в том смысле, в каком они были использованы для расчета теплообмена при плоском течении, сохраняют силу лишь для начального участка трубы, пока пограничные слои, утолщаясь по течению, не сомкнутся, заполняя поперечное сечение трубы. Начиная с этого момента влияние трения распространяется на все поле движения. Различают два режима движения в трубах — ламинарный и турбулентный. Критическое значение числа Рейнольдса Re p = 2300. В чисто ламинарной области течения при [c.131]

Таким образом, все изменение температуры жидкости сосредоточивается в сравнительно тонком слое, непосредственно прилегающем к поверхности тела. В гл. 7, рассматривая теплоотдачу при обтекании плоской поверхности неограниченным потоком жидкости, мы выясним условие, при котором выполняется неравенство fe< /, где k — толщина теплового пограничного слоя. Толщины гидродинамического и теплового пограничных слоев S и fe в общем случае не совпадают — это зависит от рода жидкости и некоторых параметров процесса течения и теплообмена. Будем полагать, что они одного порядка k=0(6). Ввиду малости толщины теплового граничного слоя можно пренебречь теплопроводностью вдоль слоя по сравнению, с поперечным переносом теплоты, т. е. положить [c.142]

Рис. 4-8. Гидродинамический и тепловой пограничные слои при свободном движении.

Для простоты будем полагать, что плоская поверхность омывается потоком несжимаемой жидкости, скорость и температура которой за пределами гидродинамического и теплового пограничных слоев постоянны и равны соответственно пУо и [c.179]

Влияние нео бо грев аемо го начального участка. В этом случае имеет место неодновременное развитие гидродинамического и теплового пограничного слоев, что влияет на коэффициент теплоотдачи. Наличие поверхности, не участвующей в теплообмене, соот-ветствует особому случаю изменения температуры поверхности пластины по ее длине. [c.188]

В общей теории конвективного теплообмена доказывается, что толщины гидродинамического и теплового пограничных слоев точно совпадают только в среде, имеющей число Рг=, при течении без изменения давления и подобии граничных условий по скоростям течения и температурам. Во всех остальных случаях эти толщины не равны друг другу и их соотнощение зависит в первую очередь от соотнощения кинематической вязкости и температуропроводности среды, т.е. от чис-л а Рг. [c.163]

Значительно проще вести расчет с помощью интегральных уравнений пограничного слоя. Здесь важно следующее обстоятельство. Так как движение потока вдоль плиты полностью связано с неизотермичностью, то оно будет иметь место лишь в области теплового слоя, т. е. можно принять, что гидродинамический и тепловой пограничные слои имеют одинаковую толщину. Такой подход был применен в работах [4—6]. [c.211]

С точки зрения механизма теплоотдачи к однофазному потоку жидкости определяющим фактором является соотношение между толщиной гидродинамического и теплового пограничных слоев — критерий Прандтля — соотношение между кинематической вязкостью V и температуропроводностью а. [c.182]

В технических приложениях мы чаще всего сталкиваемся с задачами теплообмена, в которых происходит не изолированное развитие теплового пограничного слоя, а совместное развитие гидродинамического и теплового пограничных слоев. В литературе имеется несколько работ, посвященных решению этой задачи. Решения проводились преимущественно интегральными методами, так как в принципе эта задача подобна задаче теплообмена при развитии турбулентного пограничного слоя на наружной поверхности тела. Однако первая задача дополнительно осложняется тем, что на развитие турбулентного пограничного слоя сильно влияют условия на входе в трубу. Если вход в трубу выполнен в виде хорошо спрофилированного сопла, формирующего профиль скорости во входном сечении, близкий к однородному, и если на входе имеется турбулизатор пограничного слоя, то развитие полей скорости и температуры в начальном участке близко к расчетному. Такие условия на входе специально создаются в лаборатории, а на практике встречаются довольно редко. Если не проводить искусственную турбулизацию пограничного слоя, на стенке будет развиваться ламинарный пограничный слой. В зависимости от числа Рейнольдса и степени турбулентности главного потока ламинарный пограничный слой может стать стабилизированным прежде, чем произойдет переход к турбулентному пограничному слою. В промышленных теплообменниках вход в трубу выполнен обычно далеко не в виде сопла. Значительно чаще вход представляет собой внезапное сужение. Во многих теплообменниках перед входом в трубки имеются колена. В любом случае на входе происходят отрыв потока и интенсивное образование вихрей, распространяющихся вниз по течению. Это значительно интенсифицирует теплоотдачу по сравнению с теплоотдачей к развивающемуся турбулентному пограничному слою, когда турбулентные вихри образуются только на стенке трубы. [c.235]

Рис. 3-9. Гидродинамический и тепловой пограничный слой при ламинарном обтекании плоской пластины.

В рассматриваемой работе установлено, что длина начального участка при одновременном развитии гидродинамического и теплового пограничных слоев в меньшей степени зависит от числа Прандтля и может быть определена из выражения [Л. 5] = 0,1 Re Рг , что совпадает с данными других исследователей [Л. 6]. [c.165]

Принимаем, что гидродинамический и тепловой пограничные слои [c.103]

Конвективный теплообмен при турбулентном движении больше, чем при ламинарном вследствие большей интенсивности молярного теплопереноса и переноса теплоты теплопроводностью. Процессы конвективного теплообмена между газовой или жидкостной средой и твердыми телами происходят в так называемом пограничном (прилегаемом) слое среды. Существуют понятия гидродинамического и теплового пограничного слоя. [c.13]

Толщины гидродинамического и теплового пограничного слоев б и /г в общем случае не совпадают— это зависит от рода жидкости и формы поверхности. [c.128]

При омывании поверхности испарения движущейся парогазовой смесью около испаряющейся поверхности, помимо гидродинамического и теплового пограничных слоев, образуется диффузионный пограничный слой. В пределах диффузионного пограничного слоя парциальное давление пара изменяется от рп.с на поверхности испарения до рп,о на внещней границе пограничного слоя (рис. 14-5). Внутри пограничного [c.331]

Аналогично тому как на пластине развиваются гидродинамический и тепловой пограничные слои, в трубе происходит наряду с гидродинамической и тепловая стабилизация. Если теплообмен начинается с самого начала трубы, то тепловой пограничный слой формируется одновременно с гидродинамическим. То поперечное сечение трубы, в котором тепловой пограничный слой заполняет всю трубу, отделяет тепловой начальный участок от участка стабилизированного теплообмена. Длина теплового начального участка может быть найдена по приближенному соотношению [c.266]

Средний коэффициент теплоотдачи при ламинарном течении для совместного развития гидродинамического и теплового пограничного слоев (теплообмен начинается от передней кромки трубы) определяется по формуле (12-53). Физические свойства масла должны здесь выбираться по определяющей температуре из (12-54), но Д/л является величиной искомой. Будем полагать поэтому в первом приближении Д<л=А а и преобразуем выражение (12-54) [c.280]

Для потока с малой скоростью уравнение количества движения (3-1-11) при постоянном давлении др/дх = О и уравнение переноса тепла (3-1-53) без чисто диссипативной функции аналогичны. Если коэффициент кинематической вязкости равен коэффициенту температуропроводности (а = V, Рг = 1), то решения уравнений будут одинаковыми (профили поля скорости и поля температур в пограничном слое совпадают), а толщины гидродинамического и теплового пограничных слоев будут равными (б = б,). [c.203]

Нужно заметить, что местные толщины гидродинамического и теплового пограничных слоев (6 и 6 ) могут не совпадать друг с другом (как будет показано ниже), и поэтому смыкание соответствующих слоев может происходить на разных расстояниях от входа в трубу. Так или иначе расчет теплоотдачи в длинных трубах существенно отличается от расчета, относящегося к коротким трубам, представляющим собой начальный участок длинных труб (участок стабилизации пограничного слоя), [c.106]

Глава 6. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО И ТЕПЛОВОГО ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ [c.256]

Приближенное соотношение между гидродинамическим и тепловым пограничными слоями. В гидродинамическом пограничном слое скорость потока изменяется от у=0 до максимального значения 0 (у=5). Заменяя действительный градиент /5у) у поверхности его средним значением по толщине пограничного слоя уо/6, получим приближенное выражение для касательного напряжения у поверхности х [c.335]

Последнее уравнение дает представление о распределении температуры в области за пределами гидродинамического и теплового пограничных слоев. [c.106]

Понятие о гидродинамическом и тепловом пограничных слоях [c.98]

Сопоставление гидродинамического и теплового пограничных слоев приводит к заключению, что между ними существует однозначное соответствие - они геометрически подобны. [c.99]

При течении жидкости в трубе толщина пограничного слоя вначале растет симметрично по всему периметру, как на пластине (рис. 9.4, а), до тех пор, пока слои с противоположных стенок не сольются на оси трубы. Дальше движение стабилизируется и фактически гидродинамический (аналогично и тепловой) пограничный слой заполняет все сечение трубы. В зависимости от конкретных условий пограничный слой на начальном [c.80]

Здесь Хп—кажущийся коэффициент теплопроводности в подслое дисперсного потока, который можно определить по формуле (7-46). Для потоков газовзвеси Величины бд.п и бл.т в (а) и (б) в общем случае неравны, так как соответственно являются толщинами гидродинамического и теплового пограничного подслоя. По аналогии с ламинарным пограничным слоем приближенно принимаем,что [c.186]

Аналогично понятиям гидродинамического и теплового пограничных слоев можно ввести понятие диффузионного пограничного слоя. В его пределах концентрация активного компонента смеси изменяется от т,-, с на поверхности раздела фаз до гпг о на внешней границе слоя (рис. 14-4). Внутри пограничного слоя справедливо условие дгп 1дуф > 0 вне диффузионного пограничного слоя и на его внешней границе выполняются условия [c.339]

К теплоносителям, используемым в ядерной энергетике, предъявляются специальные требования приемлемые ядерно-фнзические свойства, минимальное воздействие на конструкционные материалы, стойкость при облучении, термическая стойкость, низкая химическая активность, высокая температура кипения, небольшая вязкость, высокая теплопроводность, большая теплоемкость, низкая стоимость теплоносителя и т. д. Трудно найти теплоноситель, который удовлетворял бы всем этим требованиям в равной мере. Каждый из теплоносителей, используемый в ядерной энергетике, имеет преимущества и недостатки, определяющие область его применения. Выбор теплоносителя осуществляется с учетом всех физико-технических требований. Большое внимание при этом уделяется теплофизическим и гидродинамическим характеристикам теплоносителя. Во всех случаях теплообмена между потоком теплоносителя и обтекаемой им поверхностью существенное значение имеют процессы в гидродинамическом и тепловом пограничных слоях. Соотношение между тол-щицами гидродинамического 8 и теплового слоев в основном зависит от соотношения кинематической вязкости v и коэффициентов температуропроводности среды а, т. е. от критерия Рг. По значению числа Рг теплоносители можно разделить на три группы теплоносители с Рг < 1 теплоносители с Рг 1 и теплоносители с Рг > 1. [c.8]

На начальном участке канала профили скорости и температуры теплоносителя изменяются от состояния во входном сечении до полностью развитой формы по сечению потока (рис. 3.16). Эти участки канала, в пределах которых формируются гидродинамический и тепловой пограничные слои, называются соответственно гидродинамическим и термическим начальными участками. На участках гидродинамической и тепловой стабилизации потока теплоотдача по мере развития пограничных слоев уменьшается по длине канала, асим1гготически приближаясь к постоянному значению Nu ао, называемому предельным. Таким образом, число Nuoo характеризует интенсивность теплоотдачи стабилизировавшегося потока, т.е. потока с установившимися по сечению профилями скорости и температуры. [c.213]

Для пограничного слоя система дифференциальных уравнений конвективного теплообмена может быть существенно упрощена. Однако и в этом случае точное решение уравнений связано с большими трудностями. Поэтому возникает дальнейшая необходимость в приближенных методах расчета. Приближенный расчет гидродинамического и теплового пограничных слоев можно провести, используя интегральные уравнения шограничных слоев. [c.172]

Влияние необогреваемого начального участка. Из-за наличия не-обогреваемого начального участка с имеет место неодновременное развитие гидродинамического и теплового пограничных слоев. Необогре-ваемый начальный участок оказывает влияние на формирование теплового пограничного слоя и, следовательно, на теплоотдачу. [c.181]

Теоретический расчет теплообмена и трения вдали от входа в трубу (т. е. для того участка трубы, где гидродинамический и тепловой пограничные слои сомюнулись) при сверхкритических параметрах состояния вещества может быть проведен с помощью метода, [c.193]

Рейнольдс высказал мысль, что перенос тепла и перенос количества движения при развитой турбулентности происходит совершенно аналогичным путем, т. е. что жидкие комки , перемещающиеся поперек главного течения, являются переносчиками одновременно и тепла, и количества движения. Проникая в смежные области, где осредненные по времени скорости оказываются иными, жидкие комки ассимилируются там также одноврегменно в механическом и тепловом отношениях. Исходя из такой аналогии, люжно в основу анализа заложить следующее положение, которое мы сформулируем применительно к течению внутри трубы за тем местом, где и гидродинамический, и тепловой пограничные слои заполняют все поперечное сечение потока. Ради удобства формулировки будем иметь в виду случай, когда ст- [c.115]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...