Теплообмен в жидкостях и газах

ТЕПЛООБМЕН В ЖИДКОСТЯХ И ГАЗАХ [c.64]

Глава третья. Теплообмен в жидкостях и газах........69 [c.342]

Теория пограничного слоя, основы которой заложены Л. Прандтлем в 1904 г., оказалась весьма эффективной при решении задач по сопротивлению, возникающему от трения жидкости о поверхность обтекаемого тела. Она позволяет установить, какую форму должно иметь обтекаемое тело, чтобы не возникало отрыва потока, а при появлении отрыва — вычислить возникающее при этом сопротивление давления. Эта теория в большой мере определяет основу современной механики жидкости и газа. Ею широко пользуются для решения задач по теплообмену в различных случаях, в том числе и осложненному массообменом (поступление в пограничный слой газов и паров при реализации теплозащиты или испарении жидкости с обтекаемой поверхности). С помощью точных и приближенных методов теории пограничного слоя удается получить надежные данные по трению и тепломассообмену там, где невозможно применение в полном виде законов переноса различных свойств в жидкостях и газах из-за математических трудностей. [c.3]

Вследствие большой теплоемкости жидкости (она много выше теплоемкости газа, а теплообмен между жидкостью и газом и между смесью и внешней средой происходит интенсивно в результате большой турбулентности потока смеси) будем считать, что расширение газа происходит изотермически. [c.177]

В жидкостях и газах тепло передается конвекцией. При конвективном теплообмене передача тепла теплопроводностью незначительна. [c.20]

Теплообмен путем конвекции происходит лишь в жидкостях и газах. При этом перенос тепла осуществляется непосредственным перемещением частиц (объемов) газа. [c.231]

Наиболее широко пористая металлокерамика применяется для фильтрования жидкостей и газов. На рис. 1.12 изображен фильтр-теплообменник, содержащий установленную в корпусе 3 пористую фильтрующую металлокерамическую перегородку из расположенных последовательно по потоку фильтрующей жидкости I слоев грубой 1 и тонкой 2 очистки с размещенными в первом слое теплообменными [c.15]

При конвективном теплообмене теплота с поверхности уносится жидкостью или газом, которые перемещаются относительно поверхности. Движение жидкости или газа может возникать вследствие различной плотности нагретых и ненагретых зон или в результате принудительной циркуляции жидкости и газа. [c.145]

В химической, нефтехимической, нефтегазодобывающей и перерабатывающей отраслях промышленности многочисленные технологические процессы осуществляются при перемещении и контакте между собой жидкостей и газов (теплообмен, абсорбция, ректификация, десорбция, реакционные процессы, экстракция, эмульгирование, смешение, горение и т.гь), а аппараты и установки, е помощью которых выполняются эти процессы, являются основным оборудованием. Интенсификация таких технологических процессов дает возможность увеличить производительность основного оборудования, уменьшить его габариты, металлоемкость, стоимость, сократить площадь предприятий и как следствие улучшить экологическую обстановку. [c.5]

Выше мы познакомились с уравнением Бернулли, которое для частных видов движения выражает закон сохранения и превращения энергии. Но в технике весьма важны случаи движения жидкостей и газов, сопровождающиеся выполнением механической внешней работы, теплообменом с внешней средой и превращением механической работы в тепло. Для этих случаев уравнение энергии имеет более общий вид и не является следствием уравнений движения. [c.122]

Конвективным теплообменом называется процесс переноса теплоты, протекающий в сплошной среде с неоднородным распределением скорости и температуры, осуществляемый макроскопическими и микроскопическими элементами среды при их перемещении. Следовательно, конвективный теплообмен происходит при движении жидкости и газа, и перенос теплоты осуществляется одновременно конвекцией и теплопроводностью [c.193]

Теплообмен при течении жидкости и газа в трубах и каналах [c.223]

В теории теплообмена в большинстве случаев жидкости или газы рассматриваются как сплошные среды. Сплошные среды могут быть как однофазными, так и многофазными. В однофазных сплошных средах физические свойства изменяются в пространстве непрерывно. В многофазных средах на границах раздела фаз физические свойства изменяются скачкообразно, а поэтому теплообмен в однофазных и многофазных средах протекает по-разному. [c.130]

Новые направления, без освещения которых невозможен учебник технической термодинамики, возникли и в самой энергетике. Сюда прежде всего относятся развитие парогазовых установок, использование углекислотных циклов, рабочие циклы атомных электростанций. В связи с проблемой прямого превращения тепла в электрическую энергию в магнитогидродинамических генераторах в разделе курса, посвященном течению газов, целесообразно рассматривать, хотя бы в упрощенной форме, течение электропроводящего газа по каналу в магнитном поле. Развитие и использование топливных элементов сказываются вполне естественно на изложении раздела химической термодинамики. Представляется также целесообразным рассмотрение вопросов поступательно-вращательного движения жидкостей и газов по трубам, так как практически довольно часто приходится встречаться с такими потоками (например, в холодильных установках, в теплообменных устройствах нового типа и т. п.). [c.6]

Конвективный теплообмен может иметь место в движущихся средах (жидкостях и газах). При наличии разности температур в различных точках среды перемещение макрочастиц в цроцессе конвекции всегда сопровождается теплопроводностью. [c.79]

Условия подобия конвективного теплообмена при вынужденном движении теплоносителя. На практике встречается большое число разнообразных задач, в которых теплообмен происходит в условиях вынужденного движения теплоносителя. Они различаются по геометрической форме и конфигурации систем, в которых протекает процесс теплообмена, по кинематической картине и режиму течения потока. Различными могут быть также сами теплоносители — жидкости и газы. Однако для всех таких процессов условия подобия имеют единообразный, универсальный вид, определяемый теорией подобия. [c.50]

Течение теплоносителей в активной зоне ядерных реакторов, теплообменников, парогенераторов практически всегда носит турбулентный характер. Поэтому ниже рассматривается теплообмен лишь при турбулентном течении жидкостей и газов в каналах различной формы, а также теплообмен при продольном и поперечном обтекании пучков труб или других поверхностей. Разбираются случаи вынужденной, свободной и смешанной конвекции. Интенсивность конвективной теплоотдачи жидкостей и газов при турбулентном течении определяется коэффициентом теплоотдачи, который, как правило, относится к разнице температур стенки и средней температуры среды а = — tf). [c.51]

Примеры свободной (естественной) конвекции можно встретить как в природе, так и в технике (например, циркуляция воды в океанах, циркуляция воздуха в атмосфере земли, циркуляция и теплообмен в жилых и производственных помещениях, теплообмен в топливных баках ракет и самолетов, в хранилищах жидкостей и газов). [c.143]

Кондуктивный режим, т. е. режим, при котором доминирует теплопередача теплопроводностью, характерен для твердых тел, а также жидкостей и газов, практически находящихся в покое. Анализ кондуктивного режима внутреннего теплообмена можно существенно упростить и облегчить, если выяснить наиболее существенный для общей теории печей вопрос о том, какой теплообмен (внешний или внутренний) является лимитирующим. [c.189]

Кожухотрубчатые теплообменные аппараты применяют для нагрева и охлаждения жидкостей и газов, а также для испарения и конденсации теплоносителей в различных технологических процессах. [c.106]

Ниже приведена краткая характеристика теплообменных аппаратов, применяемых в холодильных и криогенных установках, а также находящихся в стадии промышленного освоения. В изложении материала, касающегося методик тепловых и гидравлических расчетов, опущен ряд широко употребительных определений и формул, которые нашли отражение в предыдущих разделах настоящего справочника. Это ох-носится в первую очередь к уравнениям теплопередачи для плоской и оребренной стенок ( 2.2), методам определения температурных напоров между теплоносителями ( 2.5 кн. 2 настоящей серии), основным понятиям и расчетным соотношениям гидравлики, связанным с определением потерь напора при течении жидкостей и газов в каналах (п. 1.6.2. кн. 2 настоящей серии), некоторым уравнениям теплоотдачи ( 2.6, 2.7, 2.10, 2.11 кн. 2) и т. д. [c.268]

Центральной проблемой конвективного теплообмена в однофазной среде является проблема теплообмена и сопротивления при переменных физических характеристиках жидкости. Эта проблема включает теплообмен и сопротивление при высоких тепловых нагрузках поверхностей нагрева и больших температурных напорах для капельной жидкости и газа, теплообмен и сопротивление в сверхкритической области параметров состояния вещества при совместном действии вынужденной и естественной конвекции. [c.12]

Независимо от конструктивного оформления и условий теплообмена любой контактный датчик температуры в той или иной степени искажает температурное поле исследуемого объекта. На точность измерения оказывает влияние большое количество факторов. При измерении температур жидкостей и газов такими факторами являются отвод тепла по элементам конструкции датчика, лучистый теплообмен между датчиком и более холодными (горячими) стенками канала, по которому проходит газ. Так как температура среды изменяется во времени, то возникают ошибки, обусловленные нестационарностью теплообмена. Аналогичная картина наблюдается и при измерении нестационарных поверхностных температур твердых тел. В потоках газа с высокой скоростью возникает дополнительная погрешность из-за аэродинамического нагрева. [c.370]

Кроме того, в жидкостях и газах перенос тепла осуществляется перемещением макрообъемов жидкостей и газов. Размеры этих частиц во много раз превосходят размеры молекул. Такой процесс называется конвективным теплообменом. Обычно различают два типа конвективного теплообмена естественную конвекцию и вынужденную. [c.75]

Использование энергии топлива, солнечного излучения и атомной энергии для прикладных целей включает в себя в качестве промежуточной или конечной стадии преобразования тепловую форму энергии. Устройства, содержащие элементы, которые используют тепло как форму передачи энергии, относятся к категории теплотехнических установок. Они могут быть как стационарными, так и мобильными и широко применяются почти во всех отраслях современной техники. Во всех подобных устройствах имеются выполняющие однотипные функции агрегаты предназначенные для выделения тепловой энергии — топки, камеры сгорания, активные зоны ядер-ных реакторов обеспечивающие теплообмен между рабочими телами — котлы, теплообменники осуществляющие перемещение рабочих тел за счет изменения давления в жидкостях и газах — насосы, компрессоры преобразующие энергию рабочих тел в механическую энергию — поршни, диски турбин, и, наконец, агрегаты, обеспечивающие передачу рабочих тел, — гидравлические, газовые, паровые и пневматические трубопроводы с их запорной и регулирующей арматурой. [c.7]

Методы конечных элементов и конечных разностей имеют ряд существенных отличий. Прежде всего методы различны в том, что в МКР аппроксимируются производные искомых функций, а в МКЭ — само решение, т. е. зависимость искомых функций от пространственных координат и времени. Методы сильно отличаются и в способе построения сеток. В МКР строятся, как правило, регулярные сетки, особенности геометрии области учитываются только в околограничных узлах. В связи с этим МКР чаще применяется для анализа задач с прямолинейными границами областей определения функций. К числу традиционных задач, решаемых на основе МКР, относятся исследования течений жидкостей и газов в трубах, каналах с учетом теплообменных процессов и ряд других. В МКЭ разбиение на элементы производится с учетом геометрических особенностей области, процесс разбиения начинается от границы с целью наилучшей аппроксимации ее геометрии. Затем разбивают на элементы внутренние области, причем алгоритм разбие- [c.49]

Для уменьшения погрешностей в устройствах, основанных на калориметрическом методе, конструктивно их исполняют так, чтобы потери тепла были либо полностью исключены, либо сведены к минимуму. При использовании в качестве тепловоспринимающего тела жидкостей и газов для уменьшения (Зпот опытные участки тщательно теплоизолируют от окружающей среды или применяют охранные нагреватели, мощность которых регулируется так, чтобы в местах их установки тепловые потери отсутствовали. В устройствах с твердым телом тепловоспринимающий элемент 3 (рис. 14.1) устанавливается на теплоизоляционных стержнях или призмах с минимальными зазорами относительно корпуса устройства 2. Размеры корпуса выбираются такими, чтобы отношение площади его тепловоспринимающей поверхности к полной теплоемкости корпуса было одинаковым с соответствующим отношением для тепловоспринимающего тела. В этом случае температура корпуса и тепловоспринимающего тела практически одинакова и кондуктивный теплообмен между ними (тепловые потери) пренебрежимо мал. [c.274]

Техническая механика жидкости и газа является одной из основополагающих дисциплин при подготовке инженеров, работающих в области проектирования, строительства и эксплуатации систем тешюгазоснабжения и вентиляции. Ее изучение необходимо для правильного понимания принципов расчета и конструирования трубопроводов, гидравлических машин, теплообменных и теплогенерирующих аппаратов, вентиляционных систем и т, п. Понимание законов механики жидкости, естественно, невозможно без глубоких знаний высшей математики, физики, теоретической механики. [c.3]

Например, в химической промышленности значительную долю выхода ВЭР составляют низкотемпературные жидкости с температурой 90°С и ниже и дымовые газы с температурой 250°С и ниже. Эти ВЭР почти не используются, так как их носителями, как правило, являются загрязненные коррозионно-активные жидкости и газы, охлаждение которых с помощью стандартных теплообменных аппаратов невозможно. Кроме того, тепло столь низкого потенциала не находит потребителей в пределах основных технологических линий. Такое положение характерно для содовой промышленности, где 90% всех ВЭР — низкотемпературные. Основные потери тепла здесь — это потери с дистиллерной жидкостью, которая сбрасывается в специальные накопители с температурой 95°С. Тепло дистиллерной жидкости может быть использовано в аппаратах мгновенного вскипания, для подогрева питательной воды ТЭЦ, для теплофика- [c.197]

Применение контактного тепло- и мас-сообмена между жидкостью и газом позволяет создать малометаллоемкие, эффективные и простые холодильные установки. Схема одной из них — парокомпрессионной холодильной установки — приведена на рис. 5-25, В ней холодильным агентом является пропан, который циркулирует по замкнутому контуру, включающему испаритель и конденсатор, выполненные в виде контактных аппаратов. В испарителе происходит теплообмен между кипящим пропаном и водным раствором хлористого кальция последний охлаждается и поступает к потребителю холода при температуре до —30°С. Газообразный пропан после [c.166]

Конвективный режим внутреннего теплообмена, т. е. режим, при котором доминирует теплопередача конвекцией, характерен для нагрева жидкостей и газов, находящихся в движении. Он нередко сочетается с поступлением тепла от пламени в толщу жидкости или газа за счет радиации однако в условиях внутренней задачи значение этой радиационной составляющей обычно имеет подчиненный характер и может быть учтено с помощью поправочного коэффициента. Это объясняется тем, что при нагревании жидкости лучистая энергия в значительной мере поглощается поверхностными слоями (жидкое стекло), а при нагреве относительно тонких слоев гомогенных газов их поглощательная спог.обность по абсолютной и относительной величине очень мала. С другой стороны, внутренняя задача в лучепрозрачных средах осложняется явлением переизлучения, т. е. лучистым теплообменом между различными слоями частично лучепрозрачной нагревающейся жидкости. Для этого случая теплопередачи будем пользоваться коэффициентом д. [c.194]

При одинаковых определяемых по формуле (1.13), R jj величины АК для жидкости и газа (при TJT близких к 1) практически совпадают (рис. 7.7), хотя отношение коэффициентов объемного расширения может доходить до 40. Это подтверждает правильность изложенной в разд. 1.3 модели влияния изменения температуры стенки на турбулентную структуру потока и нестационарный теплообмен, которое тем больше, чем больше bTJbr и (З ,. [c.216]

Описанные в главе девятой различные формы движения парожидкостной смеси имеют место и при движении смеси из жидкости и газа, не являющегося паром этой жидкости (например, водо-воз-душная смесь). В изотермическом двухфазном потоке теплообмен между фазами отсутствует и движение может быть описано только уравнениями гидродинамики. Такое упрощение задачи возможно при сравнительно небольших скоростях течения смеси, так как в противном случае последняя начинает вести себя как своеобразная сжимаемая жидкость и, соответственно, возможны локальные изменения температур компонент потока. [c.164]

Следует отметить, что многие вопросы, рассмотренные в первых тринадцати главах книги проф. Кэйса, в той или иной степени освещены в книге Якоба Вопросы теплопередачи , вышедшей у нас в- I960 г., в книге А. А. Гухмана Применение теории подобия к исследованию процессов тепло-массообмена (1967 г.), в учебнике С. С. Кутателадзе Основы теории теплообмена / (1970 г.). Отдельные вопросы, затронутые проф. Кэйсом, значительно обстоятельнее рассмотрены в монографиях Г. Шлихтинга Теория пограничного слоя (1969 г.), Б. С. Петухова Теплообмен и сопротивление при ламинарном течении жидкости в трубах (1967 г.), Л. Г. Лой-цянского Механика жидкости и газа (1970 г.). [c.4]

Свободная (естеств.) К. возникает под действием архимедовых сил в поле силы тяжести, если имеют место неоднородности плотности в отд. местах среды, к-рые возникают в результате наличия в жидкости или газе разницы темп-р или концентраций примеси. Примером свободной К. является движение воздуха в помещении при наличии отопительного прибора (радиатора или печи). При увеличении темп-ры плотность газов уменьшается и нагретый воздух всплывает наверх, а его место занимает более холодный воздух, опускающийся вниз в др. части помещения. В результате в помещении развивается вихревое движение воздуха. Свободная К. играет важную роль как в технике, так и в природе, она определяет вертикальные перемещения воздушных масс в атмосфере п водяных масс Б морях и океанах. См. также Конвективный теплообмен. [c.435]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...