Методы экспериментально исследования теплообмена

МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛООБМЕНА [c.391]

В практике экспериментальных исследований теплообмена проволочные термометры сопротивления применяют для измерения средней температуры поверхности теплоотдачи, располагая изолированную термометрическую проволоку в винтовой канавке вдоль поверхности экспериментальной трубки. Известен опыт использования самого рабочего участка (трубки) в качестве термометра сопротивления. В лабораторной работе по измерению теплопроводности воздуха методом нагретой нити основной рабочий элемент установки — платиновый Проволочный нагрева-8 115 [c.115]

Сложность процессов конвективного теплообмена заставляет при его изучении особенно широко использовать методы экспериментального исследования. В результате эксперимента получают синтезированные сведения о процессе, влияние отдельных факторов не всегда легко выделить. Эти трудности помогает преодолевать теория подобия, рассмотренная в гл. 5. Основой теории подобия является математическая формулировка краевой задачи. [c.137]

Предлагаемая вниманию читателей книга является, по-видимому, одной из первых попыток восполнить в какой-то мере отмеченный пробел. В ней излагаются теоретические основы радиационного и сложного теплооб.мена и рассматриваются методы экспериментального исследования этих процессов. При этом теория радиационного теплообмена рассматривается исходя из более общего построения, а именно с учетом анизотропии объемного и поверхностного рассеяния, селективного характера излучения, индуцированного испускания и при произвольных конфигурациях излучающих систем. [c.5]

В ч. 3 рассматриваются процессы сложного теплообмена. Изложены их общая теория и методы экспериментального исследования. Анализируются три разновидности сложного теплообмена радиационный в движущейся среде, радиационно-кондук-тивный и радиационно-конвективный. [c.5]

Среди методов экспериментального исследования радиационного теплообмена важное место занимает метод светового моделирования [Л. 27, 69, 149, 150, 156, 181 —183, 186—191, 386—389]. Физическая сущность этого метода заключается в аналогии законов переноса излучения для видимой части спектра и для всех других частот. Математически такая аналогия выражается в идентичности уравнений, описывающих процессы радиационного обмена во всем диапазоне частот. Поэтому, создав световую модель подобной образцу в отношении собственного излучения, а также геометрических характеристик среды и поверхности, можно быть уверенным [c.297]

В книге дано систематическое изложение теории радиационного и сложного теплообмена, а также методов экспериментального исследования этих процессов. Изложены теоретические методы расчета и исследования радиационного и сложного теплообмена, среди которых предложены новые. Проведен анализ подобия этих процессов и рассмотрены методы их экспериментального исследования. [c.448]

В книге дается систематическое изложение методов экспериментального исследования наиболее важных вопросов теплообмена. К ним относятся вопросы теплопроводности при стационарном и нестационарном режимах конвективный теплообмен жидкости в одно- и двухфазном состояниях вопросы теплообмена излучением и теплопередачи в теплообменных аппаратах. [c.2]

Сообщаются результаты обширного экспериментального исследования теплообмена /конвекцией,при кипении в закризисной области/ к калию, текущему в змеевиковых трубах при электрическом обогреве и обогреве с помощью горячего натрия, а также разработан метод расчета парогенераторов такого типа. [c.364]

Анализ работ, посвященных теоретическим и экспериментальным исследованиям гидромеханики и тепло- и массообмена двухфазных потоков, показывает, что при изучении данных процессов применялись в основном два метода исследования. В первом случае исходили из строго теоретического рассмотрения данной проблемы. Однако в силу особой сложности рассматриваемых процессов авторы шли по пути упрощения исходных дифференциальных уравнений, что приводило к значительному искажению модели действительного механизма процесса. Поэтому при изучении процесса теплообмена используют второй метод — метод экспериментального исследования. [c.16]

Как уже указывалось выше, разработка методов расчета теплообмена в топках паровых котлов, пригодных для практического использования, осуществляется на базе экспериментальных данных. Поэтому получение надежных опытных данных по теплообмену в топочных камерах является важнейшим и наиболее трудоемким этапом работы по составлению расчетных методик. Экспериментальному исследованию теплообмена в топках паровых котлов как у нас, так и за рубежом уделяется большое внимание. Опытные данные, полученные до 1941 г., опубликованы в работах [34, 121]. Особенно ценный опытный материал получен в послевоенные годы. Эти данные можно найти в ряде статей [137—142]. [c.76]

Проведен анализ и обобщены результаты теоретического и экспериментального исследования механизма турбулентного сечения в каналах различной геометрии. Даны основы теоретического описания турбулентного движения и показана физическая сущность различных статистических характеристик потока. Изложены методы экспериментального исследования структуры турбулентных течений. Рассматривается структура турбулентных потоков и механизм переноса количества движения и тепла на основе имеющихся данных. Анализируются особенности процессов гидродинамики и теплообмена в каналах различной формы. [c.351]

Экспериментальное исследование (физический эксперимент) натурного объекта весьма трудоемко. Возможность физического моделирования (изучение процесса теплообмена на модели натурного объекта) ставится под сомнение. Поэтому следует признать, что методы изучения и расчета теплообмена с помощью ЭВМ являются наиболее рациональными и они будут быстро развиваться. [c.445]

Решение системы дифференциальных уравнений теплообмена средствами математического анализа связано с большими, иногда непреодолимыми трудностями. Аналитические решения удается получить лишь для некоторых частных случаев при условии введения упрощающих предпосылок. Поэтому такие задачи решаются либо численными методами с использованием вычислительной техники, либо для исследования теплообмена используются экспериментальные методы. Численные и экспериментальные результаты представляют собой решения отдельных частных задач, обобщение которых ограничено. При изменении каждого из аргументов требуется новое решение или новый эксперимент. Преодолеть эти трудности позволяет теория подобия. [c.171]

Для аналитического исследования теплоотдачи в условиях свободного движения могут быть использованы методы теории пограничного слоя, применяемые при исследовании теплообмена при вынужденном движении. Однако, как показывает опыт, аналитические решения не всегда совпадают с экспериментальными результатами. [c.192]

Одновременно с этим необходимо отметить большую физическую и математическую сложность радиационного и особенно комбинированного теплообмена. Это обстоятельство существенно затрудняет теоретические и экспериментальные исследования этих процессов и заставляет использовать при их расчетах те или иные посылки, упрош,аю-щие реальную физическую картину. Поэтому, несмотря на достигнутые результаты, для создания достаточно общих и точных методов расчета радиационного и сложного теплообмена необходимы дальнейшие теоретические и экспериментальные исследования в этом направлении. [c.4]

Принимая во внимание важность этой проблемы и большое количество посвященных ей работ, в настоящее время назрела необходимость систематизировать, обобщить и изложить с единой точки зрения накопленный научный материал по радиационному и сложному теплообмену. Такое систематическое изложение теории радиационного и сложного теплообмена и методов их экспериментального исследования еобходимо как в научном, так и в педагогическом отношении. [c.4]

Часть 2 посвящена радиационному теплообмену. В ней приведены уравнения, описывающие этот процесс, рассмотрены дифференциальные, интегральные и алгебраические методы его расчета. Проведен детальный анализ подобия процессов теплообмена излучением и рассмотрены методы его экспериментального исследования тепловое, электрическое и световое моделирование. [c.5]

Процессы радиационного теплообмена описываются математически достаточно сложной системой уравнений, что сильно затрудняет их аналитическое исследование. В связи с этим были разработаны экспериментальные методы исследования теплообмена излучением, основанные на его световом, электрическом и тепловом. моделировании. При этом анализ системы уравнений радиационного теплообмена с позиций теории подобия проводился с теми или иными допущениями рядом авторов, рассматривавших радиационный теплообмен как в чистом виде, так и в совокупности с другими процессами переноса [Л. 3, 23, 24, 27, 160—172]. В результате был получен более или менее полный перечень критериев, определяющих подобие протекания процессов радиационного теплообмена в излучающих системах. [c.266]

Световое моделирование радиационного теплообмена обладает рядом достоинств, способствующих его применению. Во-первых, сам по себе принцип светового моделирования позволяет исследовать процесс радиационного теплообмена в чистом виде и избежать ошибок, вносимых конвекцией и кондукцией, которые существенно осложняют экспериментальное исследование радиационного переноса на тепловых моделях. Во-вторых, световая модель имеет комнатную температуру, что существенно упрощает все операции экспериментирования и измерения по сравнению с излучающей системой, работающей при высоких температурах. В-третьих, применяемые для регистрации световых потоков измерительные средства могут быть изготовлены с большей чувствительностью и точностью, чем измерительные приборы для теплового излучения. И, наконец, метод светового моделирования является очень эффективным способом для определения как локальных, так и средних коэффициентов облученности. Его использование для этой цели дало хорошие результаты [Л. 27, 156]. [c.298]

В заключительной части книги рассмотрены методические приемы, позволяющие раздельно измерить радиационное и конвективное тепловосприятие поверхности нагрева при сложном теплообмене (метод двух радиометров и специальный радиометрический прибор). Этот методический вопрос является одним из основных при проведении экспериментальных исследований сложного теплообмена и представляет поэтому самостоятельный интерес. [c.333]

Аналитическое исследование радиационно-конвективного теплообмена в кольцевом канале при турбулентном режиме течения было сравнительно недавно предпринято в Л. 441]. Однако автору пришлось привлечь для решения задачи результаты экспериментальных исследований по определению профиля скоростей в кольцевом канале и коэффициентов турбулентной диффузии в потоке. Кроме того, принятый метод решения предполагает малые значения оптических плотностей потока и доминирующее влияние теплопроводности по сравнению с радиационным теплообменом в среде. [c.401]

Автором были использованы оба пути экспериментального исследования процессов радиационно-конвективного теплообмена. При этом на основе метода физического элиминирования было выполнено исследование процесса сложного теплообмена в камере сгорания [Л. 171, 172], а второй метод был использован при изучении радиационно-конвективного теплообмена продуктов сгорания со стенками канала при отсутствии горения [Л. 198]. [c.409]

Ниже излагаются результаты экспериментального исследования сложного теплообмена в камере при сгорании газообразного топлива [Л. 171, 172], выполненные с привлечением метода физического элиминирования. Путем специальной постановки исследования многие инварианты этого сложного процесса поддерживались почти постоянными, а ряд критериев оказался однозначно связанным с гидродинамическим критерием Рейнольдса. В результате такого экспериментального исследования сложного теплообмена удалось опытным путем установить главные факторы, определяющие протекание этого процесса в исследуемых условиях. [c.410]

В книге обобщен материал большого количества работ по теплообмену и гидродинамике в колеблющихся потоках. В сжатой и доступной для читателя форме освещены основные проблемы гидродинамики и теплообмена, изложены теоретические методы расчета и результаты экспериментальных исследований, а также методы инженерного расчета теплообмена и сопротивления в колеблющихся потоках. [c.2]

Использование метода диффузии от системы линейных источников тепла для определения коэффициента /), при нестационарном протекании процесса имеет свои особенности. Это связано, прежде всего, с необходимостью рассматривать в общем случае задачу в сопряженной постановке, так как процессы теплопереноса в теплоносителе и в стенках труб взаимосвязаны, а условия на границе с теплоносителем неизвестны. При использовании модели течения гомогенизированной среды удается избежать необходимости определения полей температур в стенках труб и заранее задать граничные условия, используя понятие коэффициента теплоотдачи, зависящего от граничных условий. При этом тепловая инерция витых труб. учитывается введением в систему уравнений, описывающих нестационарный тепломассоперенос в пучке, уравнения теплопроводности для твердой фазы, а изменение температуры труб во времени и пространстве идентично изменению температуры твердой фазы гомогенизированной среды. Система уравнений (1.36). .. (1.40), приведенная в гл. 1, позволяет рассчитать поля температур теплоносителя и стенки труб (твердой фазы), зависящие от продольной и радиальной координат в различные моменты времени, т.е. решить двумерную нестационарную задачу. В гл. 5 будет рассмотрена система уравнений и метод ее расчета, которые позволяют решить задачу и при асимметричной неравномерности теплоподвода. Однако, как показали проведенные исследования стационарных трехмерной и осесимметричной задач, коэффициент В,, определенный для этих случаев течения, остается неизменным при прочих равных условиях. Поэтому при экспериментальном исследовании нестационарного тепломассопереноса в пучках витых труб целесообразно ограничиться рассмотрением только осесимметричной задачи. Такая задача решена впервые, поскольку все предыдущие исследования ограничивались использованием одномерного способа описания процессов нестационарного теплообмена в каналах, когда рассматривается течение с постоянной по сечению канала скоростью и температурой, которые изменяются только по длине канала. При этом температура стенки определяется из уравнения Ньютона для теплового потока по экспериментальным значениям коэффициента теплоотдачи [24, 26]. [c.57]

Водяные экономайзеры, рассчитанные на конденсацию паров из продуктов сгорания, должны состоять из трубных пучков, в которых конденсат будет неизбежно возвращаться в газопаровой поток. Скорости газов смогут значительно превосходить те, которые применяются в котельных установках обычного типа. В сочетании с повышенными плотностями это создает условия теплообмена, резко отличающиеся как от условий, к которым относится рассмотренная выше методика расчета, так и вообще от условий, для которых имеются в настоящее время опытные данные. Поэтому для создания надежных методов расчета следует в дальнейшем провести специальные экспериментальные исследования. [c.175]

В книге Парогазовые процессы дано описание интенсивных методов сжигания жидких и газообразных топлив, в том числе под давлением, с участием воды и других теплопоглощающих сред. Рассмотрено влияние на процесс горения и теплообмена таких основных факторов, как давление, коэффициент избытка окислителя, концентрация кислорода в окислителе, роль смесеобразования, теплопоглощающих сред и др. приводятся результаты экспериментальных исследований и промышленного применения парогазовых процессов, а также перспективное значение этих процессов как в энергетических, так и технологических целях. Книга рассчитана на научных работников, инженеров и студентов высших учебных заведений. [c.2]

Введение. Многие из методов нахождения коэфициентов теплопроводности твердого тела, разобранные в предыдущих главах, не могут быть применены к плохим проводникам. Количество тепла, теряемое поверхностью стержня в результате теплообмена, оказывается значительным в сравнении о теплом, проходящим вдоль стержня. Так как коэфициент теплообмена оказывается очень неточным, то представляется наилучшим по возможности уменьшать его роль до роли небольшой поправки. Таким образом, методы определения коэфициентов теплопроводности при помощи стержней неприменимы к плохим проводникам. Задача теплопроводности для куба, шара и цилиндра математически может быть разрешена, и решение ее может быть использовано для нахождения термических констант. В этой главе мы разберем случай прямоугольного параллелепипеда. Решения задач для установившегося состояния получаются в виде довольно сложных рядов, мало применяющихся в практике. Для различных же задач с неустановившейся температурой получаются результаты, непосредственно применимые в экспериментальных исследованиях. [c.118]

При анализе всех задач в предыдущих главах предполагалось, что физические свойства жидкости постоянны. В действительности физические свойства большинства теплоносителей зависят от температуры и, следовательно, изменяются в пограничном слое или по поперечному сечению трубы. В этой главе мы рассмотрим результаты аналитических расчетов и экспериментальных исследований, в которых изучалось влияние изменения физических свойств, а также обсудим простые методы введения поправок к решениям для постоянных физических свойств, позволяющие использовать их для расчета теплообмена и сопротивления при переменных свойствах. [c.308]

Многие проблемы, возникающие при создании летательных ап-ларатов и их силовых установок, решаются на основе теории теплообмена. При этом теоретические и экспериментальные исследования теплообмена в условиях работы летательных аппаратов и их двигателей, исследования новых способов тепловой защиты и интенсификации теплообмена обогащают теорию теплообмена, совершенствуют ее расчетный аппарат, приводят к созданию новых методов расчета и исследования. [c.244]

Теплообменные аппараты с продольным и поперечным обтеканием пучков ви1ых труб были рассмотрены в книге [39], где приведены результаты детальных исследований структуры турбулентного потока, теплообмена, гидравлического сопротивления и перемешивания теплоносителя, методы экспериментального исследования, инженерных расчетов тепломас-сопереноса и оценки эффективности таких теплообменных поверхностей по сравнению с гладкотрубчатыми, теплообменными аппаратами. [c.3]

Работа содержит результаты теоретического и экспериментального исследований теплообмена в зоне контакта твердых тел. Рассматриваются специфические особенности теплообмена через зону контакта прн контакте поверхностей с волнистостью и макронеров-ностями, наличии окисных пленок, длительном воздействии нагрузки, начальных и последующих приложений нагрузки. Выведенные расчетные зависимости для ряда указанных случаев теплового ксттакта подвергаются детальной экспериментальной проверке. Главное внимание прн составлении работы было уделено выявлению физической сущности теплопередачи через зону ковтакта во всех специфических случаях контактирования и изложению инженерных методов расчета и искусственному изменению термического сопротивления. Приводятся практические рекомендации по использованию полученных результатов в различных отраслях промышленности. Книга рассчитана на инженеров и научных работников, работающих в области теплопередачи. [c.2]

В работе анализируется состояние проблемы расчета теплообмена н топках паровых котлов. При этом рассматриваются как суммарные, так и зональные методы расчета. Анализируется ряд смежных вопросов, связанных с определением излучательных и поглощательных способностей топочных сред и твердых поверхностей, ограничичаюадах объем камеры сгорания, экспериментальными исследованиями теплообмена как на промышленных, так и на лабораторных установках. Затрагиваются также вопросы приближенного моделирования топочных устройств. Виблиогр. 167 назв. [c.162]

Расчет температурного поля головки при помощи разработанной здесь методики предполагает задание произвольно распределенных граничных условий. Особое значение приобретает установление истинных характеристик интенсивности теплообмена по огневой поверхности днища поршня, поскольку с этим прямо связана эффективность применяемого метода. Экспериментальные исследования параметров теплообмена в цилиндре дизеля типа ЧН 26/26, выполненные в ЦНИДИ и ЛВИМУ, свидетельствуют [c.146]

Многообразие факторов, влияющих на процесс теплообмена в соплах, и недостаточно полное экспериментальное исследование этого процесса затрудняют построение единой методики расчета. Имеется несколько методов расчетной оценки теплоотдачи в соплах, более или менее полно отражающих специфику процессов теплообмена в этих условиях. Наиболее простой метод расчета предложен Бартцем. Он основан на теории турбулентного пограничного слоя и не учитывает влияния отрицательного градиента давления на развитие пограничного слоя. В соответствии с этим методом местный коэффициент теплоотдачи определяется уравнением [c.389]

Тепловые испытания многослойных сосудов показали, что перепад температуры по толщине стенки в многослойных сосудах больше, чем в однослойных, вследствие особенностей контактного теплообмена на поверхностях соприкосновения слоев [20]. В результате экспериментальных исследований была установлена нелинейная зависимость контактных температурных сопротивлений в многослойном пакете от контактного давления [21]. На основе полученных зависимостей разработаны методы расчета теплового поля и температурных напряжений в многослойном цилиндре [22, 23] и в зоне кольцевого шва [24]. Описано качественно новое явление — зависимость поля температур от напряженного состояния многослойной стенки и, в частности, перепада температуры по толщине стенки от внутреннего давления (рис. 3). С учетом контактной теплопроводности решена также задача нахождения нестационарного темнератур-ного поля при внутреннем и наружном обогреве [251. Теоретические расчеты проверялись экспериментами на малых моделях [26], в том числе тепловыми испытаниями в специальном защитном кожухе. В настоящее время институт располагает защитным сосудом объемом 8 м , рассчитанным на пневматическое разрушение в нем экспериментальных сосудов. [c.264]

Система уравнений описывающая процессы теплообмена излучением в такой общей постановке, имеет больщое значение, так как позволяет производить точные и детальные математические исследования этих процессов. В то же время она является основой, на которой строятся все приближенные аналитические методы расчета радиационного теплообмена и экспериментальные методы его исследования с помощью моделирования. В конце главы кратко рассматриваются основные методы решения полученной общей системы уравнений радиационного теплообмена, обычно используемые при решении различных задач. [c.90]

Экспериментальные исследования сложного теплооб мена были проведены а го рящей и гомогенной среде. При этом были использованы два подхода метод физического злимииирования и комбинированный (суперин-вариантный) метод, являющийся синтезом аналитического рассмотрения процесса и его экспериментального исследования с привлечением теории подобия. Полученные на основе экспериментов инвариантные зависимости позволяют производить расчеты радиационно-конвективного теплообмена в исследованном диапазоне изменения критериев. [c.333]

Попытки теоретического и экспериментального исследования радиационно-конвективного теплообмена предпринимались рядом авторов [1 —10]. Однако ряд затруднений не позволил достигнуть существенного прогресса в этом направлении. Поэтому представляется целесообразным использовать комбинированный метод исследования процессов сложного теплообмена, предложенный в работах [7, 8]. Сущность этого метода сводится к синтезу аналитического и экспериментального путей исследования с привлечением основ теории подобия. Прежде всего согласно этому методу составляется упрощенная физическая схема процесса, допускающая возможность ее аналитического исследования. Затем проводится теоретическое решение задачи, отвечающей этой схеме. Результаты решения приводятся к безразмерной форме и рассматриваются как обобщенный критерий (суперинвариант), дающий основные связи между различными критериями процесса. Это теоретическое решение упрощенной схемы используется как основной аргумент в искомой критериальной зависимости, а влияние всех критериев определяется как поправки к этой зависимости. Величины поправочных (по всем критериям) функций отыскиваются на основе эксперимента. [c.134]

При изучении процессов теплообмена болььчую роль играет эксперимент. Теория подобия и размерности указывает рациональный метод постановки экспериментальных исследований и обобщения их результатов. [c.114]

Приведенные данные базируются на расчетных материалах. К сожалению, экспериментальное исследование направленного теплообмена почти отсутствует. Можно привести только данные исследования М. А. Глинкова, В. А. Кривандина и Б. А. Бугровой [150] на стендах, представляющих собой вертикально расположенные экранированные камеры сечением 0,23x0,1 и 1,4X0,6 м. Слой факела создавался горелками, дававшими вертикальные факелы. Горелки допускали возможность регулировать соотношение воздуха и газа и интенсивность их перемешивания. Путем создания различных режимов для каждой из горелок удавалось создавать градиенты температур до 400 zpadjM. Температуры измерялись методом обращенных линий. Тепловые потоки в сторону высоких и низких температур измерялись через серию специально уплотненных отверстий. [c.231]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...