ТУРБУЛЕНТНЫЙ ПЕРЕНОС ТЕПЛА В ЖИДКИХ МЕТАЛЛАХ

ТУРБУЛЕНТНЫЙ ПЕРЕНОС ТЕПЛА В ЖИДКИХ МЕТАЛЛАХ [c.65]

Теплообмен в жидких металлах. Вследствие высокой теплопроводности жидких металлов для них характерны низкие значения Рг. Поэтому велика роль суммарного электронно-молекулярного переноса тепла по сравнению с турбулентным во всем сечении потока жидкого металла даже при развитом турбулентном течении. Толщина пограничного слоя оказывается гораздо больше толщины гидродинамического слоя. [c.132]

Особенность жидких металлов, обладающих более высокой теплопроводностью по сравнению с обычными жидкостями и как следствие этого низкими числами Прандтля, состоит в том, что даже при развитом турбулентном течении молекулярный перенос тепла играет важную роль не только в пристенном слое, но н в турбулентном ядре потока. Толщина теплового пограничного слоя для жидких металлов оказывается значительно большей, чем толщина гидродинамического пограничного слоя. [c.90]

Одна из основных особенностей жидких металлов (в отношении переноса тепла) состоит в том, что даже при развитом турбулентном течении молекулярный перенос тепла играет важ- [c.89]

Прежде всего рассмотрим задачу для небольших значений чисел Ре. Для жидких металлов в этом случае можно пренебречь турбулентной составляющей переноса тепла, и, если число Ре не столь мало, чтобы учитывать продольные перетечки тепла, то решение задачи сводится к интегрированию уравнения [c.112]

Из (12) и (18) видно, что фононное контактное теплосопротивление определяется соотношением между плотностями и скоростями звука в рассматриваемых средах. В приведенных расчетах нигде не фигурирует скорость потока жидкого металла и параметры, характеризующие режим его течения. Известно, что теплоотдача при вынужденной конвекции жидкости может быть выражена соотношением между безразмерными критериями Нуссельта, Рейнольдса и Прандтля, т. е. интенсивность теплообмена будет определяться и скоростью потока жидкости. Однако специфика жидких металлов заключается в том, что они имеют очень низков значение числа Прандтля по сравнению со всеми другими жидкостями [9]. Поэтому для них передача тепла турбулентной конвекцией отступает на второй план по сравнению с чрезвычайно высоким коэффициентом теплопроводности. А так как основное термическое сопротивление находится при этом в узком пристеночном слое, в котором тепло переносится к жидкому металлу или от него за счет обычной теплопроводности, то тем самым правомерность предпринятого рассмотрения жидкого металла как неподвижного при расчете контактного теплосопротивления получает достаточное обоснование. При решении же гидродинамической задачи о нахождении коэффициента теплообмена между жидким металлом и твердой стенкой учет режима течения обязателен. [c.13]

На рис. 3-2 приведены графики распределения температуры по сечению трубы при близких значениях числа Re. Наиболее равномерное распределение температуры по сечению трубы имеет место при течении воды. В этом случае толщина теплового пограничного слоя относительно невелика. Наоборот, при течении ртути наблюдается изменение температуры по всему сечению трубы вплоть до ее осн. Толщина теплового пограничного слоя практически равна ее радиусу. Это говорит о том, что даже в условиях турбулентного течения в трубе (Re>ReKp=2 300) решающую роль в переносе тепла в жидких металлах играет молекулярная теплопроводность. [c.130]

ТЕПЛООТДАЧА И ТУРБУЛЕНТНЫЙ ПЕРЕНОС ТЕПЛА В ПбТОКЕ ЖИДКИХ МЕТАЛЛОВ [c.361]

Современный уровень /развития теории турбулентности не позволяет аналитически определить турбулентный перенос тепла в потомке жидкости. Поэтому широкое распространение получили полуэмлирические теории теплообмена, основанные на использовании аналогии между переносом тепла и количества движения. Принимая различиые допущения, авторы вычисляли турбулентный перенос тепла, находили поле температур в потоке жидкости и коэффициенты теплоотдачи. Правильность допущений полуэмпирических теорий можно проверить с помощью опытов по измерению лолей темлератур в жидких металлах. [c.361]

Для воды в нормальных условиях значение критерия Прандтля близко к единице, а для неводяных теплоносителей величина Рг имеет различный порядок для жидких металлов Рг 1 примерно на два порядка для ионных и органических веществ Рг J>1. В связи с этим не представляется возможным использовать в чистом виде для указанных жидкостей гипотезу Рейнольдса об аналогии турбулентного переноса тепла и количества движения. У жидких металлов преобладает молекулярный перенос тепла в пограничном слое и в ядре потока. У органических и ионных веществ доминирует перенос тепла за счет турбулентности самого потока. [c.182]

В предыдущем разделе отмечалось, что полученное замкнутое решение неприменимо при очень низких числах Прандтля, так как при выводе уравнения мы пренебрегали молекулярным переносом тепла в турбулентном ядре. Но при низких числах Прандтля молекулярный перенос становится весьма существенным. Впервые решение уравнения теплообмена при турбулентном течении в трубе распространил на низкие числа Прандтля Мар-тинелли [Л. 5]. Он просто включил в исходное уравнение энергии член, учитывающий молекулярный перенос тепла, и провел численное интегрирование. Однако расчеты Мартинелли дают завышенные по сравнению с опытными данными для жидких металлов числа Нуссельта. Можно полагать, что модель теплообмена при турбулентном течении, основанная на аналогии Рейнольдса, является все же слишком упрощенной. [c.201]

Жидкие металлы существенно отличаются по физическим свойствам от неметаллических жидкостей. Oihh имеют высокие температуры кипения при низких давлениях являются термически устойчивыми характеризуются высокой теплопроводностью, плотностью, а следовательно, и большой интенсивностью теплоотдачи. В отличие от неметаллических жидкостей в жидких металлах процессы молекулярной теплопроводности приобретают важную роль не только в пристеночной области, но и в турбулентном ядре потока. В предельном случае, когда X— оо, а числа Рг— 0, молекулярная теплопроводность становится основным способом переноса тепла, так как интенсивность конвективного теплообмена оказывается ничтожно малой. Температурное поле по поперечному сечению турбулентного -потока в жидких металлах имеет профиль, характерный для течения неметаллических жидкостей при ламинарном режиме в трубах (см. рис. 3-1). Поскольку в жидких металлах Рг -<1, то они характеризуются большой толщиной теплового пограничного слоя, см. уравнение (3-4)] и малой длиной начального участка тепловой стабилизации по сравнению с длиной начального участка гидродинамической стабилизации [см. уравнение (3-6)]. Малая длина участка тепловой стабилизации означает, что в жидких металлах наблюдаются значительные аксиальные температурные градиенты, которые могут иметь порядок величин, одинаковый с радиальными температурными градиентами, что в неметаллических жидкостях не имело места. Поэтому появляется необходимость учета переноса тепла за счет продольной молекулярной теплопроводности в жидких металлах при проведении как теоретических, так и экспериментальных исследований. [c.212]

Мартинелли впервые применил теорию гидродинамической аналогии для жидких металлов, учтя молекулярную теплопроводность в турбулентном ядре. В расчетах было сделано предположение, что отношение коэффициентов турбулентных переносов тепла и количества движения = не зависит от радиуса и скорости течения. Лайон получил общее уравнение для коэффициента теплообмена в трубе [c.361]

По нашему мнению, одной из причин расхождения опытных данных между собой и формулой (2) является термическое контактное сопротивление на поверхности теплообмена. 1Величииа этого сопротивления, по-видимому, зависит от вида и чистоты жидкого металла, материала стенки и от ряда других факторов. Для оценки роли те р,мического контактного сопротивления коэффициент теплоотдачи можно определить двумя методами 1) измерением и обработкой температурного ноля в потоке жидких металлов Й) из-мерением температуры стенки и средней температуры жидкого металла. На основании измеренных температурных полей в потоке жидкости можно определить также коэффициент турбулентного переноса тепла и вычислить е для жидких металлов и воды. [c.362]

Проведенное в настоящей работе одновременное изменение температурных полей в потоке и коэффициентов теплоотдачи методами, учитывающими термическое контактное сопротивление, позволило достаточно четко разделить два процесса, определяющих передачу тепла к жидким металлам. Первый процесс, связанный с молекулярным и турбулентным переносами тепла, можно описать полуэмпирическими теориями теплообмена. Как показали опыты, такой перенос тепла в первом приближении описывается теорией Мартинелли — Лайона. Второй процесс, вызванный термическим контактным сопротивлением на поверхности теплообмена, в настоящее время не поддается теоретической оценке. [c.366]

Теплоотдача даже к жидким металлам, имеющим высэкую теплопроводность, в значительной степени определяется турбулентным переносом тепла. При больших числах Re 200 000 такой процесс передачи тепла имеет определяющее значение. Воскресенский в своих расчетах переоценил значение молекулярного переноса тепла. К этому же выводу приводит сравнение полей температур, найденных экспериментально и вычисленных по теоретическим зависимостям Лайона и (Воскресенского (рис. 4). Температурный профиль, рассчитанный по теории Воскресенского, лежит значительно выше опытных точек. Более удовлетворительно согласуются опытные данные с температурным полем, вычислен- [c.367]

Исследование температурных полей в потоке жидких металлов позволяет экспериментально определить значения коэффициентов турбулентного переноса тепла и проверить шраведливость допущений полу-эмпирических теорий теплообмена, но при это-м не расширяются нами представления о самом механизме процесса переноса тепла. Только всестороннее изучение турбулентных пульсаций температур и скоростей позволит, по-видимому, создать обоснованную теорию переноса тепла. [c.369]

Большой практический интерес, главным образом в связи с потребностями атомной энергетики, представляют процессы переноса тепла и вещества в турбулентном пограничном слое при очень малых значениях чисел Прандтля и Шмидта, что соответствует таким носителям тепла, как жидкие металлы и сильно ионизованные газы. По этому вопросу имеется обширная литература, относящаяся главным образом к экспериментальным исследованиям. Систематическое изложение результатов, полученных в этой области до 1955—1956 гг., содержится в монографии С. С. Кута-теладзе и др. (1958). [c.536]

В ламинарном потоке тепло лоперек течения передается теплопроводностью, в турбулентном— теплопроводностью и конвекцией. Так как у неметаллических теплоносителей коэффициент теплопроводности сравнительно невелик, в турбулентном ядре тепло в основном переносится конвекцией. При этом основным термическим сопротивлением при передаче тепла поперек турбулентного потока является ламинарный подслой. В результате основное изменение температуры жидкости в поперечном сечении потока сосредоточивается у стенки, в турбулентном ядре температура изменяется сравнительно мало (рис. 11-7)- В жидких металлах теплопроводность велика и может конкурировать с процессом турбулентного переноса. 6 этом случае распределение температур будет существенно зависеть от теплопроводности. Из рис. Г1-7 следует, что жидкости с малыми числами Рг характеризуются равномерным переносом тепла по всему сечению трубы. [c.239]

Проведены исследования, в которых на основе интегрального соотношения (5.4) были рассчитаны числа Nu для жидких металлов. Первые теоретические расчеты теплоотдачи к жидкому металлу при условии <7ст = onst были опубликованы Мартинел-ли i[2] и Лайоном 1]. Мартинелли использовал трехслойную модель Кармана для профиля скорости, причем в промежуточном слое и в турбулентном ядре учитывались обе составляющие переноса тепла — турбулентная и молекулярная. Лайон использовал экспериментальный профиль Никурадзе. В обеих работах величина е полагалась равной единице. [c.102]

Вследствие отсутствия заметных температурных неоднородностей в турбулентном пограничном слое жидких металлов (ввиду больших коэффициентов теплопроводности) теп.тообмен в основном осуществляется в условиях конвективно-теплопроводного переноса тепла, и определяющим критерием, в согласии с теорией [c.341]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...