Коэффициенты переноса при турбулентном течении

КОЭФФИЦИЕНТЫ ПЕРЕНОСА ПРИ ТУРБУЛЕНТНОМ ТЕЧЕНИИ [c.32]

Отметим, что коэффициенты переноса при ламинарном течении V и а зависят от физических свойств жидкости, тогда как соответствующие коэффициенты при турбулентном течении 8 и зависят от параметров потока в данной точке. [c.148]

При ламинарном течении пленки теплота переносится только молярной теплопроводностью, а при турбулентном еще и вследствие турбулентных пульсаций. Ранее уже отмечалось (гл. 7), что теоретическое определение коэффициента теплоотдачи при турбулентном режиме течения жидкости пока невозможно поэтому расчетные зависимости составляют на основе экспериментальных данных. Ниже приводится формула для определения среднего коэффициента теплоотдачи при конденсации в условиях турбулентного режима течения жидкой пленки [17] [c.256]

На рис. 8.3 представлена зависимость коэффициента теплоотдачи от скорости циркуляции Wq при турбулентном течении воды без кипения (прямая 1) и в условиях кипения при различных значениях плотности теплового потока (кривые 2 к 3) [166]. При кипении 3 трубах также можно выделить три области режимных параметров, различающихся между собой по механизму переноса теплоты. При малых скоростях значение коэффициента теплоотдачи определяется процессом парообразования. При больших скоростях и том же значении q коэффициент теплоотдачи не зависит от плотности теплового потока. Между этими крайними областями режимных параметров располагается зона, в которой проявляются оба механизма переноса теплоты. [c.227]

Теоретический анализ теплообмена при турбулентном течении в трубах начнем с анализа уравнений для касательного напряжения (9-7) и плотности теплового потока (9 8). Коэффициенты турбулентного переноса импульса и тепла обозначим буквой е с индексами соответственно и и т . Тогда [c.191]

Теплообмен в кольцевых каналах и в канале между параллельными пластинами (предельный случай кольцевого канала) представляет особенно интересную задачу конвекции, так как появляется возможность несимметричного обогрева стенок канала. Метод расчета теплообмена при ламинарном течении в кольцевых каналах обсуждался в гл. 8. В той же главе рассмотрено применение метода суперпозиции для расчета теплообмена при несимметричном обогреве. Задача расчета теплообмена при турбулентном течении в кольцевом канале может быть решена с помощью описанных методов решения аналогичной задачи для круглой трубы. Появляется только одна новая трудность, связанная с определением отношения касательных напряжений на стенках канала и радиуса, при котором касательное напряжение равно нулю. Эти величины необходимы для определения коэффициентов турбулентного переноса и градиентов скорости на стенках канала. Если задача для ламинарного течения была полностью решена исходя из основных законов сохранения, то аналитические методы решения аналогичной задачи при турбулентном течении являются полуэмпирическими и опираются на опытные данные. Отношение касательных напряжений на стенках кольцевого канала при турбулентном течении можно установить путем экспериментального определения радиуса, соответствующего максимальной скорости в кольцевом канале. Из простого баланса сил, приложенных к контрольному объему, легко показать, что радиус, соответствующий нулевому касательному напряжению и максимуму скорости, однозначно связан с отношением касательных напряжений на стенках канала. [c.214]

Основная трудность при решении задачи состоит в определении коэффициента турбулентного переноса тепла 8т. В гл. 6 было показано, что в турбулентном пограничном слое существует универсальный закон стенки . Поэтому для определения ет можно использовать тот же подход, что и при анализе теплообмена при турбулентном течении в трубах. При таком подходе прежде всего определяется коэффициент турбулентного переноса импульса, а затем используется аналогия меж-282 [c.282]

Аналогию между переносом тепла и импульса при турбулентном течении (гл. 9) легко распространить и на массоперенос в турбулентном потоке. Если Yj и Г представляют собой соответственно коэффициенты турбулентного переноса вещества и тепла, то согласно аналогии Рейнольдса Для турбулентного пограничного слоя [c.359]

Следует отметить также, что выписанные выше системы уравнений справедливы только для ламинарных течений, т. е. при Ке <С Ке, где Ке — верхнее критическое число Рейнольдса, такое, что при Ре > Ре.,, реализуется турбулентный режим течения. Этот режим течения характеризуется неупорядоченностью траекторий частиц, в результате чего для установившихся турбулентных течений, вообще говоря, невозможно ввести понятие линии тока. Для турбулентных течений уже нельзя использовать обычные коэффициенты переноса молекулярных признаков, так как механизм переноса импульса и энергии здесь принципиально иной (см. 7.9). [c.381]

При турбулентном режиме течения изменяется не то.ть-ко коэффициент сопротивления, но и существенно интенсифицируются процессы переноса массы, импульса и энергии. [c.438]

Таким образом, при возрастании плотности теплового потока коэффициент теплоотдачи в переходной зоне увеличивается не только за счет появления новых центров парообразования, но и вследствие интенсификации переноса теплоты у каждого центра. Аналогичная ситуация складывается в однофазном потоке в переходной области от ламинарного течения к турбулентному зависимость числа Nu от числа Re оказывается более значительной, чем при развитом турбулентном течении. Причина, по существу, та же — слабый механизм переноса, действующий в ламинарном потоке, с ростом числа Рейнольдса вытесняется более сильным механизмом турбулентного обмена, [c.192]

Изменение свойств теплоносителя от температуры и давления, а также наличие химических реакций в потоке теплоносителей при неизотермическом течении, реакций диссоциации и рекомбинации оказывают существенное влияние на процессы теплообмена. Основными причинами такого изменения является искажение профилей массовой скорости и коэффициентов турбулентного переноса тепла. В теплоносителях, в которых возможны процессы как диссоциации, так и рекомбинации, а также при наличии других химических реакций влияние неизотермичности проявляется и в результате изменения эффективной теплоемкости потока По сечению. [c.103]

Заметим, что это уравнение записано в той же форме, что и уравнение (6-24) для касательного напряжения при ламинарном течении. Определим кинематический коэффициент турбулентного переноса импульса ей согласно соотношению [c.89]

Используем рассмотренные уточнения для решения задачи о теплообмене при развитом турбулентном течении в круглой трубе с постоянной плотностью теплового потока на стенке в более общем виде. Дифференциальное уравнение энергии (9-10) решается теперь без допущений, упрощающих алгебраические преобразования. Отношение коэффициентов турбулентного переноса тепла и импульса по Дженкинсу принимается только для турбулентного ядра течения. Коэффициент турбулентного переноса тепла в подслое (до +=42) вычисляется по [c.207]

Из-за отсутствия точных решений задачи о трении, теплообмене и массообмене при вдуве инородных газов в турбулентный пограничный слой нельзя использовать определяющие температуру и концентрацию для получения аналитическим путем данных по коэффициентам переноса и восстановления температуры, пользуясь схемой, принятой в ламинарном слое. Подобный анализ возможен на основе обобщения опытных данных. Использование опубликованных материалов по трению и теплообмену в несжимаемых турбулентных пограничных слоях со вдувом позволяет сделать приближенные оценки соотношений между несжимаемым и сжимаемым турбулентным течениями. [c.383]

Например, наложение на вынужденный ламинарный режим переноса ламинарного режима свободной конвекции в общем случае не меняет молекулярной природы переноса. Аналогичные соображения можно высказать и в части построения расчетных формул для сочетания чисто вынужденного турбулентного течения со стабилизировавшейся свободной конвекцией, а также и для других возможных сочетаний. Не входя в дальнейшее углубление этого вопроса, надо отметить, что в отношении коэффициентов пропорциональности, необходимых при построении критериальных уравнений применительно к внешней задаче, известно следующее [c.282]

Самое важное значение для внутренней поверхности нагревателя имеют два параметра — коэффициент теплоотдачи и коэффициент трения. Зная эти параметры, можно оценить рабочие характеристики существующего теплообменника или для заданных термодинамических условий найти оптимальные размеры разрабатываемой конструкции. Течение газа внутри трубок турбулентное при числах Рейнольдса 2-10 —б-Ю". Перенос тепла осуществляется вынужденной конвекцией рабочего тела. Плотность теплового потока от стенки к газу зависит от коэффициента теплоотдачи внутренней поверхности трубки, массового расхода и удельной теплоемкости газа. Два последних параметра можно в большой степени предопределить выбором газа, а также заданием рабочих объемов и скорости движения поршня, и на этой стадии в основном можно использовать аналитические решения. К сожалению, до настоящего времени не получено полного аналитического решения для теплообмена при вынужденной конвекции в условиях турбулентного течения. [c.248]

Три рассмотренных выше коэффициента связаны с процессами молекулярного переноса. При турбулентном течении определения этих коэффициентов остаются в силе, но сами коэффициенты входят в зависящие от времени члены дифференциальных уравнений, не поддающихся простому математическому анализу. Математически проще постулировать довольно грубую модель процесса турбулентного переноса, приводящую к ураз-нениям для касательного напряжения и потоков тепла и вещества, по форме аналогичным соответствующим уравнениям для молекулярного переноса. Появляющиеся при этом коэффициенты турбулентного переноса имеют ту же размерность, что и коэффициенты молекулярного переноса. Однако если коэффициенты молекулярного переноса являются физическими свойствами среды, то коэффициенты турбулентного переноса зависят от гидродинамических характеристик течения. Более подробное рассмотрение механизма турбулентного переноса отложим на будущее. [c.32]

В заданных конкретных условиях для каждой жидкости существует предельное значение критерия Kw, выше которого влияние механизма турбулентного обмена в однофазной среде становится пренебрежимо малым. Однако в общем случае эта граница не может быть точно определена только с помощью критерия Kw [182]. Дело в том, что при кипении жидкости с заданными физическими свойствами количество теплоты, вынесенное из пристенной области за счет процесса парообразования, пропорционально ql rp"), а интенсивность турбулентного обмена в однофазной среде определяется значением числа Рейнольдса Re = twi/v, а не одной только скоростью W [182]. Например, при фиксированных значениях плотности теплового потока я скорости циркуляции интенсивность переноса теплоты при турбулентном течении однофазной среды с увеличением диаметра трубы уменьшается. Следовательно, этот механизм переноса перестает влиять на теплоотдачу к кипящей жидкости в трубе большего диаметра при меньшем значении q и, следовательно, Кш- При механизмов переноса теплоты с увеличением вязкости жидкости также смещается в сторону меньших значений критерия К -При кипении в трубах коэффициент теплоотдачи зависит также от иаросодержания потока. Эта зависимость обусловлена возрастанием истинной скорости жидкой фазы w и изменением структуры потока по мере накопления в нем пара при неизменном массовом расходе парожидкостной смеси. [c.228]

Рассматриваемая задача сложнее, чем расчет теплообмена при турбулентном течении в трубе жидкости с постоянными физическими свойствами (гл. 9), так как в этом случае отсутствуют опытные данные по профилям скорости, из которых можно определить коэффициент турбулентного переноса импульса. Профиль скорости в этом случае требуется находить расчетным путем. Для вычисления коэффициента турбулентного переноса импульса в подслое Дайсслер использовал уравнение (6-37), а в турбулентном ядре — уравнение Кармана [Л. 7] [c.315]

При течении жидкости с постоянными физическими свойствами Л не зависит от 3 . При ламинарном течении A= onst, а при турбулентном течении А зависит от у (если турбулентный перенос является единственным механизмом переноса А=ре, где е — коэффициент турбулентного переноса вещества, зависящий от (/). В том и другом случаях предыдущее уравнение можно проинтегрироват [c.384]

Отсутствие достаточно обоснованных представлений о механизме турбулентного переноса тепла в значительной степени задерживает теоретическое исследование теплообмена при турбулентном течении теплоносителя. Это замечание в первую очередь касается теплообмена в потоке теплоносителей с высоким значением коэффициента молекулярной теплопроводности, где наибольший перепад температуры приходится на турбулентное ядро потока. Основным методом теоретического исследования в настоящее время является использование гипотезы об аналогии переноса тепла и количества движения с теми или иными эмпирическими поправками. Так, например, в работах [Л. 1—3] при расчете коэффициента теплообмена при течении в трубе расплавленного металла отношение коэффициентов турбулентной диффузии количества движения и тепла (турбулентное число Прандтля Ргт= т/а,. предполагается постоянным по току и определяется затем путем сравнения расчета с результатами экспериментального исследования. К- Д- Воскресенский [Л. 4], Дженкинс и Дейсслер [Л. 5] развили далее полуэмпи-рическую теорию Прандтля применительно к теполносителям с низким значением числа Прандтля. При этом входящая в расчетное соотношение константа также может быть определена лишь путем сравнения расчета с результатами экспериментального исследования. [c.315]

При пленочном режиме кипения как при ламинарном, так и турбулентном течении паровой пленки на границе раздела фаз наблюдается волновое движение. В случае ламинарного течения в ряде работ С.С. Ку-тателадзе и В.М. Боришанского, в частности /I/, и в работе Бромли /2/ предполагается, что перенос тепла через паровую пленку осуществляется только молекулярной теплопроводностью, и движение границы раздела фаз не учитывается. При турбулентном течении пара в пленке, как показано Кури и Даклером /3/, колебания границы раздела фаз должны увеличивать коэффициент теплоотдачи. Однако данные по движению границы раздела фаз авторами не получены. [c.236]

Для того чтобы судить, насколько различен коэффициент теплоотдачи в отдельных случаях переноса энергии, приведем некоторые его величины, полученные из опыта. В условиях естественной конвекции воздуха у поверхности плоской стенки при комнатной телшературе а= 10 -ч-10 вт м-град. В условиях вынужденного течения этого же воздуха в зависимости от скорости перемещения коэффициент теплоотдачи может быть а = = 10 -т-10 вт1м град. При турбулентном течении жидкостей в трубах, в зависимости от рода жидкости и скорости течения, коэффициент теплоотдачи находится в широком диапазоне изменения от 10 до 10 втЫ град. В условиях кипения различных жидкостей [c.48]

Уравнения (12-17) и (12-18) являются исходными соотношениями при реашнии задачи о теплообмене в турбулентном потоке жидкости. Они учитывают, что при турбулентном течении перенос тепла и количества движения осуществляется не только молекулярным путем, но и за счет турбулентных пульсаций. Последний перенос учитывается коэффициентами турбулентного обмена тепла и количества движения Sq И Eg. Обычно принимают, что 65 = 63 = 8. [c.272]

Дело в том, что решенная выше задача о слое смешения на основе гипотез турбулентного трения Прандтля (6а) и (6в) предполагают суш ествование локальной связи между турбулентными и осредненными характеристиками потока. Опыт показывает, что такая связь реализуется в том случае, когда коэффициент турбулентной вязкости (или диффузии) в направлении течения растет или остается постоянным. В тех случаях, когда теоретическая локальная связь указывает на уменьшение коэффициентов переноса, в действительности этого не наблюдается, фактические значения коэффициентов переноса на очень протяженных участках течения сохраняются почти неизменными. Но при этом становятся неприменимыми зависимости (6в) и (70ж), опираюш иеся на локальные связи турбулентных характеристик с осредненными. В таком случае непригодны и зависимости (70з). [c.393]

Теплоотдача при турбулентном пограничном слое. Аналитический расчет теплоотдачи в турбулентном слое представляет большие трудности вследствие сложности самого двихсения и сложности механизма переноса количества движения и теплоты. Особенностью турбулентного течения является пульсационный характер движения. На рис. 2.34 показана осциллограмма колебаний скорости в фиксированной точке турбулентного потока. Отклонеггие мгновенной скорости w от средней w называется пульсацией. Наличие пульсаций как бы увеличивает вязкость, и тогда полная вязкость турбулентного потока будет суммой двух величин — молекулярной вязкости и дополнительной турбулентной. Турбулентная вязкость ji,p не является физическим параметром теплоносителя, как коэффициент динамической вязкости, и характеризует интенсивность переноса количества движения в турбу-лентно.м потоке. Аналогично вязкости в уравнении движения, в дифференциальном уравнении энергии дополнительно к молекулярной теплопроводности появляется турбулентная теплопроводность характеризующая турбулентный перенос теплоты и также не являющаяся физическим параметром теплоносителя. [c.129]

Характер конвективных токов связан со структурой течения, которое может быть либо ламинарным, либо турбулентным. По латыни lamina — слой, листовое изделие. Течение называется ламинарным, т. е. слоистым, если его можно уподобить скольжению одного слоя жидкости относительно другого без их перемешивания. Поскольку при ламинарном течении направление вектора скорости остается в каждой точке устойчивым, конвекция по нормали к этому направлению никогда не возникает и соответствующий перенос того или иного субстрата должен быть исключительно микрофизической природы, т. е. иметь в своей основе тепловое движение молекул, атомов, электронов (излучение здесь не рассматривается). В частности, напряжение трения т, действующее на данный слой со стороны смежных, определяется законом Ньютона через коэффициент вязкости (молекулярной) р. [c.75]

Аналогичная задача рассматривалась в гл. 8 для ламинарного течения. Таким же, как и в гл. 8, способом в [Л. 17] эта задача решена для турбулентного течения, причем в решении использованы рассмотренные выше данные о коэффициентах турбулентного переноса. Уравнение энергии для полностью развитого турбулентного течения при постоянной аксиальной плотности теплового потока на стенке и еосесимметричном обогреве имеет вид [c.212]

Аналогичные соображения справедливы и для турбулентного течения. Необходимое условие подобия профилей скорости и температуры состоит в равенстве местных коэффициентов переноса импульса и тепла. Так как согласно принятому допущению 6т = би, то при Рг=1 (fl = v) полные коэффициенты переноса тепла и импульса (ёт + й) и (би+v) равны во всех точках потока. Следовательно, при Рг=1 профили температуры и скорости подобны. При этом производная dujdt, а значит, и комплекс xdq" постоянны. [c.285]

Изучение важнейших физико-химических механизмов в условиях турбулентного течения многокомпонентной реагирующей газовой смеси, ответственных за пространственно-временные распределения и вариации определяющих макропараметров (плотности, скорости, температуры, давления, состава и т.п.), особенно эффективно в сочетании с разработкой моделей турбулентности, отражающих наиболее существенные черты происходящих при этом физических явлений. Турбулентное движение в многокомпонентной природной среде отличается от движения несжимаемой однородной жидкости целым рядом особенностей. Это, прежде всего, переменность свойств течения, при которой среднемассовая плотность, различные теплофизические параметры, все коэффициенты переноса и т.п. зависят от температуры, состава и давления среды. Пространственная неоднородность полей температуры, состава и скорости турбулизованно-го континуума приводит к возникновению переноса их свойств турбулентными вихрями (турбулентный тепло- и массоперенос), который для многокомпонентной смеси существенно усложняется. При наличии специфических процессов химического и фотохимического превращения, протекающих в условиях турбулентного перемешивания, происходит дополнительное усложнение модели течения. В геофизических приложениях часто необходимо также учитывать некоторые другие факторы, такие, как влияние планетарного магнитного поля на слабо ионизованную смесь атмосферных газов, влияние излучения на пульсации температуры и турбулентный перенос энергии излучения и т.п. Соответственно, при моделировании, например, состава, динамического и термического состояния разреженных газовых оболочек небесных тел теоретические результаты, полученные в рамках традиционной модели турбулентности однородной сжимаемой жидкости, оказываются неприемлемыми. В связи с этим при математическом описании средних и верхних атмосфер планет возникает проблема разработки адекватной модели турбулентности многокомпонентных химически реагирующих газовых смесей, учитывающей сжимаемость течения, переменность теплофизических свойств среды, тепло- и массообмен и воздействие гравитационного поля и т.п. Эти проблемы рассматриваются в данной части монографии. [c.9]

Перенос примеси движущимися жидкими частицами приводит к тому, что объем, первоначально занятый примесью, по каким-то направлениям растягивается, а по другим сжимается, искривляясь при этом самым запутанным образом (подробнее об этом мы будем говорить в VIII разделе тома 2 настоящей книги). Суммарный объем примеси при такой деформации не меняется. В результате в каждой реализации турбулентного течения концентрация в (Х, t) в каждой точке в любой момент времени будет равной либо плотности примеси Ра, либо О в зависимости от того, содержала ли соответствующая жидкая частица в начальный момент t — to примесь или не содержала (см. рис. 11.1, заимствованный из статьи Корсина (1959а)). Таким образом, турбулентная диффузия приводит к образованию в жидкости очень искривленных и запутанных слоев с резко различающимися значениями концентрации примеси. Выравнивание концентрации в соседних слоях, сопровождающееся возрастанием объема, занятого примесью, и сглаживанием поля концентрации, в результате которого значения функции 0 (Х, t) оказываются промежуточными между ро и О, происходит только вследствие молекулярной диффузии и тем медленнее, чем меньше коэффициент %. Отсюда ясно, что при описании мел- [c.533]

Смотреть страницы где упоминается термин Коэффициенты переноса при турбулентном течении : [c.262] [c.209] [c.231] [c.533] [c.97] [c.220] [c.227] [c.227] [c.241] [c.304] [c.214] [c.349] [c.19] [c.139] [c.268] [c.314]

Смотреть главы в:

Конвективный тепло- и массообмен -> Коэффициенты переноса при турбулентном течении

ПОИСК

Коэффициент переноса

Коэффициент турбулентного переноса

Перенос турбулентный

Переносье

Течение турбулентное

Ток переноса

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...