Условия подобия процессов теплообмена

Условия подобия процессов теплообмена при естественной конвекции. Процесс естественной или свободной конвекции возникает из-за различия плотностей нагретых и холодных частиц теплоносителя. Для большинства теплоносителей в том интервале температур, который обычно встречается на практике, зависимость плотности от температуры с достаточным приближением может рассматриваться как линейная. Так, если вдали от нагретого тела температура теплоносителя составляет /ж, а в некоторой точке [c.53]

ГЛАВА ШЕСТАЯ УСЛОВИЯ ПОДОБИЯ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛООБМЕНА [c.47]

УСЛОВИЯ ПОДОБИЯ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛООБМЕНА [c.55]

Первым условием подобия процессов теплообмена является геометрическое подобие сравниваемых систем. Вторым условием подобия является подобие полей скорости, температуры и давления во входном или начальном сечении таких систем. При выполнении этих двух условий стационарные процессы конвективного теплообмена с вынужденным движением жидкости будут подобны, если два определяющих числа подобия — число Re и число Рг для таких систем будут равны [c.40]

Условия подобия процессов теплообмена при естественной конвекции. Естественная или свободная конвекция возникает вследствие различия плотностей нагретых и холодных частиц жидкости — теплоносителя. Для большинства жидкостей в практических условиях зависимость плотности от температуры имеет характер, близкий к линейному. Если вдали от нагретого тела температура теплоносителя ж, а около поверхности тела /, то соответствующие значения плотности рж и р связаны уравнением [c.41]

Таким образом, условием подобия процессов гидродинамики и теплообмена при охлаждении шаровых твэлов будет, помимо геометрического подобия и температурного фактора, равенство трех критериев Re, Nu и Рг — модельного эксперимента и натурного явления. Хотя критерий Re является мерой сил инерции и трения потока теплоносителя, его применяют также и для [c.47]

Анализ уравнения (4.2), определяющего условия теплообмена на границах, методами теории подобия показывает, что подобие процессов теплообмена на границе тела определяется числом Био [c.293]

Экспериментальная зависимость (а) пригодна для натурного объекта при условии, если процессы теплообмена (натурный и в модели) подобны. Процессы будут подобны, если модель геометрически подобна (имеются в виду только внутренние размеры канала, по которому движется жидкость, его конфигурация) натурному объекту и числа подобия модели и объекта равны между собой [c.40]

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]

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]

Используем систему уравнений (9-1) —(9-17) для анализа условий подобия процессов радиационного теплообмена в общей постановке. [c.270]

Рассмотренные условия подобия процессов радиационного теплообмена являются необходимой основой для осуществления их непосредственного моделирования на тепловых моделях. Идея теплового моделирования заключается в создании излучающей системы, подобной образцу в уменьшенном или увеличенном масштабе при одновременном выполнении всех перечисленных условий подобия. Как правило, температурный уровень в тепловой модели принимается заметно меньшим, чем в образце, что создает известные удобства моделирования. [c.277]

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]

Необходимым и достаточным условием подобия процессов сложного теплообмена, так же как и для процессов радиационного теплообмена, анализируемых ранее, является тождественность безразмерной системы основных уравнений, уравнений краевых условий и безразмерных характеристических функций. Такая тождественность безразмерных уравнений для модели и образца будет иметь место, как видно из представленных выше зависимостей, при выполнении следующих конкретных условий. [c.350]

Однако при использовании любых путей исследования в качестве исходных уравнений целесообразно иметь полную систему уравнений сложного теплообмена, обладающую большой общностью и полнотой. Она дает более полное представление об условиях подобия процессов сложного теплообмена, а при введении необходимых упрощений позволяет судить о том, влиянием каких факторов и инвариантов пренебрегли. [c.354]

При определении критериев подобия процесса теплообмена необходимо рассмотреть взаимодействие всего потока с поверхностью нагрева, т. е. нельзя ограничиться исследованием только локальных условий, как это имело место в задаче о критическом режиме. Это обстоятельство вносит непреодоленные пока затруднения в формулировку соответствующей системы уравнений, к которым, кроме того, в данном случае следует присоединить еще и условия на границах системы. [c.54]

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]

Условия подобия конвективного теплообмена при вынужденном движении теплоносителя. Для различных процессов теплообмена при искусственной конвекции с разными теплоносителями условия подобия имеют единообразный универсальный вид, определяемый теорией подобия. [c.40]

Число Рейнольдса для реального парогенератора Кв2=6530 лежит в диапазоне 1660 К 7300. Это означает, что при исследовании процесса на модели в область исследования включен н режим с Ке1=6530. В силу того, что число Рейнольдса является здесь единственным критерием подобия, а также в связи с выполнением остальных условий подобия процессов режим с Ке1=6530 на лабораторной установке и режим с Ке2=6530 иа реальном парогенераторе представляют собой подобные процессы конвективного теплообмена. Следовательно, для этих двух процессов равны все числа Подобия, в том числе и определяемые. В данном случае нас интересует равенство чисел Нуссельта для эксперимента и для реального объекта Ки1=Ни2. Рассчитаем число Ыи по уравнению подобия [c.251]

Для ламинарных потоков и = 2, и, следовательно, число Дина однозначно определяет влияние массовых сил на процессы теплообмена. Для турбулентного потока к = f (Re), поэтому число S зависит от Re и d/D в отдельности. В качестве дополнительного числа подобия в этих условиях удобно использовать симплекс dlD. [c.351]

Для некоторых процессов соблюдение условий подобия в образце и модели облегчается благодаря свойству автомодельности. Степень воздействия критериев подобия на характеристики процесса различна. В некоторых условиях это влияние ослабевает настолько, что им можно пренебречь. В этом случае говорят о вырождении критериев подобия и проявлении свойства автомодельности. Например, при течении жидкости в трубе за пределами начального участка распределение скоростей перестает зависеть от длины трубы, и, следовательно, параметрический критерий lid (или x d) вырождается. При небольшом значении критерия Маха процессы течения и теплообмена не зависят от явления сжимаемости, которое этот критерий отражает, они автомодельны по отношению к этому критерию. Независимость процесса от каких-либо критериев подобия упрощает построение модели и поэтому желательна. [c.26]

Мы рассмотрели условия подобия физических процессов на примере конвективного теплообмена несжимаемой жидкости в приближении пограничного слоя. Очевидно, условия подобия справедливы не только для рассмотренного частного процесса, но и для других процессов. [c.160]

При моделировании необходимо также осуществить подобие процессов на границах исследуемой жидкости. Чаще всего это условие ограничивается требованием подобия условий входа жидкости в образец и модель (чтобы обеспечить подобное распределение скоростей на вхо- де) и требованием подобия температурных полей на входе в аппарате и на поверхности тел, участвующих теплообмене. Подобия условий входа жидкости можно достичь путем устройства входного участка модели геометрически подобным входному участку образца. Если температура жидкости на входе в образец не меняется по сечению канала, условие подобия температурных полей на входе выдержать нетрудно. Для этого достаточно, чтобы в канале, подводящем жидкость или газ к модели, не было теплообмена. [c.166]

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]

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]

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 Прандтля F r и Грасгофа Gr составлены из величин, заданных в условиях однозначности эти числа подобия являются определяющими для процессов теплообмена при свободной конвекции. Остальные три числа подобия содержат величины, являющиеся функцией процесса скорость и), перепад давлений Др и коэффициент теплоотдачи а это определяемые числа подобия. Согласно третьей теореме подобия их инвариантность является следствием установившегося подобия, если обеспечена одинаковость (инвариантность) определяющих чисел подобия (критериев подобия) Gr и Рг. [c.60]

Таким образом, для точного соблюдения подобия процессов радиационного теплообмена необходимо одновременное выполнение перечисленных условий, которые учитывают (Все о собенности изучаемого процесса. Полученная инвариантная система дает более полное представление об условиях подобия радиационного теплообмена, а При введении не обходимых упрощений позволяет судить о том, влиянием каких инвар1иантов при этом пренебрегли. Для частных случаев, например при серых граничных по верхностях и серой аре(де, изотропном объемном и поверхностном раюсеянии, Полученная инва-рианпная система существенно упрощается. [c.277]

Итак, необходимым и достаточным условием подобия двух или более процессов теплообмена является авенство в них одноименнных чисел подобия [19]. [c.34]

Из изложенного следует, что для подобия физических явлений необходимо, чтобы они имели одну и ту же физическую природу, описывались одинаковыми дифференциальными уравнениями и имели подобные условия однозначности. Однако для таких сложных явлений, как процесс теплообмена, эти условия оказьсваются все же недостаточными для существования подобия. [c.97]

Как следует из изложенного, помимо выполнения первых двух условий подобия для подобия нужно еще, чтобы одноименные определяющие безразмерные переменные были численно равны. При этом для подобия процессов в ц ел о м достаточно, чтобы были численно равны одноименные определяющие переменные, составленные из постоянных величин, заданных в условиях однозначности. Например, подобие двух процессов теплообмена при течении жидкости в трубах будет иметь место, если будут выполнены первые два условия подобия и будут численно равны одноименные определяющие переменные, составленные только из заданных параметров математического описания процесса (постоянных). Процессы в целом будут подобны. В то же время -локальные (точечные) значения искомых переменных необходимо рассматривать в точках, характеризующихся равенством одноименных безразмерных координатЧ [c.160]

Обычно геометрическое подобие осуществ,ить нетрудно. Следует только иметь в виду, что изменение геометрических размеров не должно привести к качественному, изменению процесса в модели и, следовательно, к нарушению первого условия подобия. Например, газ нельзя считать сплошной средой и применять для исследования его течения и теплообмена используемые нами дифференциальные уравнения конвективного теплообмена, если параметр Кнудсена Г//о достаточно велик (см. 4-4). При течении газа в трубе за характерный размер k может быть принят диаметр d. Если средняя длина-свободного пробега молекул I будет примерно больше 0,00М, то такое течение газа по своим свойствам отклоняется от течения сплошной среды. [c.166]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...