Полностью развитый теплообмен

ПОЛНОСТЬЮ РАЗВИТЫЙ ТЕПЛООБМЕН [c.180]

Полностью развитое пузырчатое кипение характеризуется независимостью величины теплового потока от скорости движения жидкости. Другими словами, влияние вынужденной конвекции здесь настолько незначительно, что теплообмен определяется только закономерностями роста паровых пузырьков, совпадающими в основном с тем, что имеет место при кипении [c.478]

Рассмотрим полностью развитое ламинарное течение в трубе произвольного поперечного сечения. Задача о теплообмене при вынужденной конвекции с заданными граничными условиями приводит к уравнениям [c.327]

Мы начнем эту главу с анализа теплообмена в области, достаточно удаленной от входа в трубу, где профили скорости и температуры полностью стабилизированы. Эту задачу решим для труб с различной формой поперечного сечения — круглой трубы, кольцевого канала, труб прямоугольного и треугольного сечения. Мы рассмотрим теплообмен при нагревании (или охлаждении) обеих стенок кольцевого канала, а также при изменении плотности теплового потока по окружности трубы. Затем мы рассмотрим класс задач теплообмена в термическом начальном участке при полностью развитом профиле скорости. Предполагается, что температура жидкости до некоторого сечения трубы однородна и равна температуре стенки трубы (теплообмен в этой области отсутствует). Вниз по потоку от этого сечения происходят теплообмен и развитие профиля температуры. Наиболее подробные решения получены для теплообмена в термическом начальном участке круглой трубы. Приведены также решения для термических начальных участков труб прямоугольного сечения и кольцевых каналов. Рассмотрен метод, с помощью которого решения для термического начального участка при постоянной температуре стенки и при постоянной плотности теплового потока на стенке трубы можно использовать для расчета распределения температуры жидкости при произвольном изменении температуры или плотности теплового потока на стенке вдоль оси трубы. Наконец, приведены некоторые результаты расчета теплообмена для объединенного гидродинамического и термического начального участка, т. е. для случая, когда на входе в трубу как скорость жидкости, так и температура однородны по сечению. [c.131]

ТЕПЛООБМЕН ПРИ ПОЛНОСТЬЮ РАЗВИТОМ ЛАМИНАРНОМ ТЕЧЕНИИ В КРУГЛОЙ ТРУБЕ [c.133]

ТЕПЛООБМЕН ПРИ ПОЛНОСТЬЮ РАЗВИТОМ ЛАМИНАРНОМ ТЕЧЕНИИ В КОЛЬЦЕВЫХ КАНАЛАХ ИЗ КОНЦЕНТРИЧЕСКИХ КРУГЛЫХ ТРУБ НЕСИММЕТРИЧНЫЙ ОБОГРЕВ [c.142]

ТЕПЛООБМЕН ПРИ ПОЛНОСТЬЮ РАЗВИТОМ ЛАМИНАРНОМ ТЕЧЕНИИ В ТРУБАХ НЕКРУГЛОГО ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ [c.147]

ТЕПЛООБМЕН ПРИ ПОЛНОСТЬЮ РАЗВИТОМ ТУРБУЛЕНТНОМ ТЕЧЕНИИ ЖИДКОСТЕЙ С УМЕРЕННЫМИ ЧИСЛАМИ ПРАНДТЛЯ В КРУГЛОЙ ТРУБЕ С ПОСТОЯННОЙ ПЛОТНОСТЬЮ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА НА СТЕНКЕ [c.192]

ТЕПЛООБМЕН ПРИ ПОЛНОСТЬЮ РАЗВИТОМ ТУРБУЛЕНТНОМ ТЕЧЕНИИ В КРУГЛОЙ ТРУБЕ С ПОСТОЯННОЙ ПЛОТНОСТЬЮ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА НА СТЕНКЕ [c.207]

ТЕПЛООБМЕН ПРИ ПОЛНОСТЬЮ РАЗВИТОМ ТУРБУЛЕНТНОМ ТЕЧЕНИИ В КАНАЛЕ МЕЖДУ ПАРАЛЛЕЛЬНЫМИ ПЛАСТИНАМИ И В КОЛЬЦЕВЫХ КАНАЛАХ [c.214]

Рассмотрим течение с полностью развитым профилем скорости, но с однородной температурой жидкости в сечении, в котором начинается теплообмен. Исследуем, как развивается поле температуры в термическом начальном участке. Из физических соображений ясно, что характер изменения теплоотдачи в начальном участке при турбулентном течении должен оставаться тем же, что и при ламинарном, т. е. число Нуссельта бесконечно велико в начальном сечении, уменьшается по длине трубы и асимптотически стремится к установившемуся значению, характерному для полностью развитого течения. [c.226]

Если дополнительно предположить, что течение является полностью развитым в тепловом отношении аналогично случаю развитого течения без излучения, уравнение энергии (14.10) можно еще упростить, однако, принимая это допущение, нужно проявлять осторожность. Результаты исследований [12, 18] течения излучающей жидкости на тепловом начальном участке показали, что в случае сильного влияния излучения состояние полностью термически развитого течения не реализуется, и допущение о полностью термически развитом течении для подобных случаев не будет соответствовать действительности. Однако, когда влияние излучения невелико, предположение о термически развитом течении допустимо. Результаты анализа, проведенного при этом допущении, могут дать общее представление о том, как излучение влияет на теплообмен, при условии что ограниченность такого анализа не упускается из виду. Поставленная выше задача для полностью термически развитого течения была решена в работе [7]. Здесь будет дана постановка задачи и обсуждены некоторые результаты. [c.585]

Аналогичные процессы. Уравнение теплопроводности является прямым следствием закона сохранения, представленного первым законом термодинамики, и пропорциональности плотности потока градиенту температуры [см. (3.1)]. Существует множество других физических процессов, при которых соответствующая плотность потока некоторой величины пропорциональна градиенту этой величины и для которых существует закон сохранения. Отсюда следует, что эти процессы будут описываться дифференциальными уравнениями, аналогичными (3.2). К подобным процессам можно отнести диффузию химических компонент, движение заряженных частиц в электромагнитном поле, течение в пористых материалах, потенциальные течения, перенос тепла и влаги в почве, а также полностью развитые течение и теплообмен в каналах. Построив вычислительную процедуру для решения уравнения (3.2), мы сможем применить ее и для любого аналогичного процесса, просто придавая новый смысл величинам Т, к, Sfj и др. Например, можно интерпретировать Т как концентрацию, к как коэффициент диффузии, как скорость химической реакции и т.п. Удобнее работать с таким обобщенным дифференциальным уравнением, так как уравнение теплопроводности и другие аналогичные уравнения станут его частными случаями. В дальнейшем будем основываться на подобном обобщенном дифференциальном уравнении. [c.66]

До сих пор мы исследовали теплообмен в кольцевых трубах при полностью развитом (стабилизированном) течении. Здесь мы рассмотрим тот же вопрос, но при условии, что на входе в обогреваемый участок распределение скорости, как и распределение температуры, однородно по сечению. Следовательно, профили скорости и температуры будут одновременно изменяться по длине. Приближенный расчет теплообмена в этих условиях (остальные условия те же, что и в 13-2) при постоянной плотности теплового потока на одной из стенок и тепло- [c.254]

Теплообмен в призматических трубах при граничных условиях второго рода изучался почти исключительно для случая полностью развитых профилей скорости и температуры [Л. Ю, 12, 17, 18 и 19]. Физические свойства жидкости принимались постоянными, а диссипация энергии не учитывалась. Вычисления связаны с использованием громоздких уравнений, а их результаты трудно выразить в компактной аналитической форме. Поэтому в дальнейшем мы ограничимся рассмотрением лишь результатов расчета, представленных графически. [c.279]

Вначале рассмотрим теплообмен в трубе кольцевого сечения, а затем в качестве частного случая — в плоской трубе. Анализ проведем для полностью развитых профилей скорости и температуры. Мощность внутренних источников тепла будем полагать переменной по радиусу, но постоянной по длине [c.310]

До сих пор мы рассматривали нестационарные процессы конвективного теплообмена при чисто вынужденном движении жидкости. Однако не лишены интереса некоторые результаты, относящиеся к случаю совместного действия вынужденной и свободной конвекции. В [Л. 17] изучалось нестационарное течение и теплообмен в плоской, а в [Л. 18] — в круглой вертикальных трубах при нагревании жидкости, текущей снизу вверх, или охлаждение жидкости, текущей сверху вниз. Анализ был проведен для полностью развитого (стабилизированного) течения и теплообмена при линейном изменении температуры стенки по длине и равномерном тепловыделении в потоке. Первоначальное стационарное состояние нарушается вследствие произвольного изменения во времени температуры стенки, градиента давления и мощности внутренних, источников тепла. [c.391]

Теплообмен при полностью развитом ламинарном течении жидкостей в трубах различной формы рассматривался во многих работах (см., например, [93, 129, 164]). Ниже изложены некоторые итоговые результаты для предельных чисел Нуссельта, соответствуюш,их области тепловой стабилизации потока, в случае больших чисел Пекле [c.133]

Как указывалось выше (п. 8.2.3), теплообмен при развитом пузырьковом кипении полностью управляется своими внутренними механизмами и не зависит от скорости вынужденного движения. Однако это не означает, что вынужденное движение вообще не влияет на закономерности кипения. Прежде всего с ростом скорости течения жидкости Wq возрастает коэффициент теплоотдачи однофазной конвекции и, следовательно, при неизменной плотности потока q уменьшается перегрев стенки относительно. Это приводит к тому, что начало кипения в потоке жидкости происходит при тем больших q, чем выше скорость жидкости. Эта закономерность хорошо видна из рис. 8.5, на котором представлены сглаженные опытные зависимости q(AT), полученные одним из авторов [17]. Теплообмен происходил на омываемой потоком воды плоской пластине при давлении 3,92 бар. Кривая 1 соответствует кипению при свободном движении (в большом объеме). В условиях обтекания пластины потоком воды до начала закипания коэффициент теплоотдачи не зависит от плотности теплового потока и целиком определяется скоростью жидкости (кривые 2, 3, 4). С ростом теплового потока при постоянном а, растет температура стенки, и при некотором значении [c.355]

Применительно к печам такого типа изложенные выше соображения о развитии конвективного теплообмена должны полностью учитываться. Сложность расчета конвективных печей заключается главным образом в выборе наиболее подходящей к конкретным условиям теплообмена формулы для определения коэффициента теплоотдачи конвекцией, а также в правильном определении расчетной поверхности нагрева. Расчет печей усложняется, если происходит нагрев массивных изделий, особенно если речь идет о печах для непрерывного технологического процесса. Однако то обстоятельство, что в конвективных печах внешний теплообмен совершается по закону разности первых степеней температур и что можно полагать коэффициент теплоотдачи независящим от температуры, существенно упрощает решение и позволяет преодолеть многие расчетные трудности. [c.287]

Процесс затвердевания отливки осложняется тем, что все эти зоны взаимодействуют между собой. В частности, центральная зона (перегретый жидкий металл) тормозит развитие процесса затвердевания отливки в некоторых случаях, при значительном перегреве жидкого металла, затвердевание может приостановиться, а твердая корочка — частично или полностью — расплавиться. Это явление особенно существенно при затвердевании в потоке, когда теплообмен между жидким металлом и фронтом растущих кристаллов протекает с большой интенсивностью. [c.150]

Проблема теплоотдачи при течении жидкости в трубах была предметом исследования в течение многих лет. Если в трубе имеет место полностью развитое ламинарное течение, то распределение осевой скорости описывается уравнением Пуассона. Решение этого уравнения может быть получено различными математическими методами, в том числе вариационным методом. Если, помимо этого, распределение температуры также является полностью стабилизированным, то уравнение энергии без учета вязкой диссипации также сводится к уравнению Пуассона. Когда распределение температуры не является полностью стабилизированным, определение температурного поля представляет нелегкую задачу. Трудности обусловлены тем, что уравнение энергии содержит распределение скорости как в конвективном, так в диссипативном членах. Даже в случае такой простой геометрии, как круглая труба, когда распределение скорости дается параболическим законом, задача о теплообмене рассмотрена Грэтцем и сотр. [1, 2] лишь без 5 чета второй производной от температуры по аксиальной координате и членов, соответствуюш их вязкой диссипации. Решение выражалось в виде рядов по ортогональным функциям, которые не были полностью табулированы или изучены. [c.325]

В прямотрубных теплообменных аппаратах расчет теплоотдачи на входном участке с неустановившимся режимом течения производится по соотношениям, учитывающим зависимость коэффициента теплоотдачи от относительного расстояния lfd вниз по потоку от входа в трубу. В змеевиках протяженность входного участка с переходом от ламинарного с макровихрями к турбулентному режиму течения сокращается [137]. Для обоих режимов она гораздо меньше, чем в прямых трубах [121, 124, 125, 131, 137]. Оценки, выполненные Мори и Накаяма в [131 [, показали, что соотношения для значений коэффициентов теплоотдачи, полученные на участках с полностью развитыми полями скоростей и температуры, могут с достаточной степенью точности использоваться при расчетах средней интенсивности теплоотдачи в змееви- [c.51]

В работах [4, 5] было исследовано влияние излучения на теплообмен при течении Куэтта излучающей и поглощающей жидкости, а в [6, 7] рассмотрено течение пробки излучающего и поглощающего газа в канале и полностью термически развитое ламинарное течение между двумя параллельными диффузно излучающими и диффузно отражающими изотермическими бесконечными пластинами. Автор работ [8, 9] исследовал влияние излучения на характеристики ламинарного течения излучающей и поглощающей жидкости с постоянными свойствами при параболическом профиле скорости между двумя параллельными пластинами и в трубе. Течение пробки газа между двумя параллельными пластинами исследовалось в [10] при этом для решения радиационной ча сти задачи было использовано приближение Шустера — Шварцшильда. Исследованию теплообмена на тепловом начальном участке при течении излучающей и поглощающей жидкости в трубе в приближении серого и несерого газа при параболическом профиле скорости посвящены работы [И, 12]. Авторы [13, 14] исследовали теплообмен при турбулентном течении излучающего и поглощающего серого газа в трубе в условиях, когда газ является оптически тонким, а в работе [15] приведены экспериментальные и теоретические результаты по теплообмену при полностью развитом течении несерого излучающего газа в трубе. Задача нахождения распределения температуры на тепловом начальном участке для ламинарного течения в трубе была решена в общем виде методом [c.581]

Интересным и важным классом задач, для решения которых может быть применена программа ONDU T, являются задачи о полностью развитых течениях и теплообмене в каналах. В этой главе мы применим теорию, сформулированную в гл. 9, для анализа каналов с различными формами и граничными условиями для температуры. [c.192]

С помощью ONDU T решите задачу о полностью развитых течении и теплообмене в круглой трубе. Точное значение /Re = 64. При граничном условии постоянной плотности теплового потока число Нуссельта равно 4.364. Когда задается постоянная по периметру и длине канала температура, число Нуссельта равно 3,657. Проверьте тот факт, что численное решение приближается к этим значениям при улучшении сетки. [c.229]

Формулировка задачи (рис. 10.5) соответствует полностью развитым течению и теплообмену в круглой трубе с внутренними ребрами. Труба имеет шесть равномерно распределенных по периметру ребер. Другие геометрические характеристики показаны на рис. 10.5. Вычислите значения /Re и w w. Для определения числа Re используйте гидравлический диаметр. Рассчитайте полностью развитое поле температуры при ус]ювии, что в материале, формирующем стенку трубы и ребра, происходит выделение тепла источником мощностью S (это обычно реализуется пропусканием через трубу электрического тока). Внешняя поверхность трубы теплоизолирована. Вычислите число Нуссельта, основываясь на среднем тепловом потоке и средней температуре на поверхности соприкосновения жидкости с материалом трубы. В качестве характерного размера при определении числа Nu можете использовать диаметр трубы. Убедитесь, что значение Э77Эг согласуется со значением S. [c.229]

Плата с электрическими схемами может быть представлена в виде выделяющих тепло блоков, расположенных на теплоизолированной пластине и накрытых другой теплоизолированной пластиной, используемой в качестве кожуха (рис. 10.9). Охлаждающая жидкость течет в направлении, перпендику-ляр1юм плоскости рисунка. Теплопроводность материала блоков в 4 раза больше теплопроводности жидкости. В каждом блоке находится 1Юстоянный источник тепла. Рассчитайте полностью развитые течение и теплообмен. Выведите на печать распределения wt w и (Г - 7 )/(7 , - Г, ), а также значения /Re и Nu. В качестве Г,,, возьмите среднюю температуру поверхности блоков. [c.231]

Напишите подпрограмму ADAPT для расчета полностью развитых течения и теплообмена в канале, показанном на рис, 10,16. Жидкость течет только вдоль оси Z, перпендикулярной плоскости рисунка. Граничные условия для температуры показаны на рисунке (некоторые поверхности теплоизолированы, а другие обмениваются теплом с окружающей средой, имеющей температуру коэффициент теплоотдачи равен h ). Пусть h HIk = 3,5, где к — теплопроводность жидкости в канале. Обеспечьте вывод на печать безразмерных полей продольной скорости и температуры, а также значений /Re и Nu (расчет которого основан на //, Гоо - средней плотности теплового потока через стенки с теплообменом). [c.234]

Теплообмен жидких металлов в трубах исследовался в ряде работ. Почти во всех экспериментальных работах длина начального участка была достаточна для установления полностью развитого профиля температуры l/d 10 -г 20), однако гидродинамической стабилизации потока в этих условиях не было. Только в [5] длина начального участка была достаточна l/d 220) для установления развитого профиля скорости. В этой работе изучался теплообмен сплава индий-галлий-олово в присутствии однородного продольного магнитного поля и впервые получено резкое изменение зависимости Nu = /(Ре), где Ре = PrRe - критерий Пекле, при переходе от ламинарного течения к турбулентному. Экспериментальные данные сопоставлялись с результатами расчетов, полученных с помощью модифицированной формулы Ван-Дриста, в которой учитывалось влияние магнитного поля. Недостатком таких расчетов является необходимость знания Re в каждом случае. [c.572]

В частности, используется метод конечных разностей, а в последнее время вариационные методы и связанные с ними методы Галеркина и Ритца. Простейшие задачи о теплообмене в трубах некруглого сечения (например, в случае полностью развитых полей скорости и температуры) допускают точное решение, например с помощью функций комплексного переменного. [c.259]

Теплообмен при ламинарном течении в круглых трубах, изогнутых по окружности, теоретически исследован в упомянутой выше работе Мори и Накаяма. Расчет проведен для полностью развитого течения и теплообмена при постоянных физических свойствах жидкости и отсутствии в потоке диссипации энергии. В качестве граничных условий приняты постоянное значение плотности теплового потока на стенке по длине и постоянное значение температуры стенки по окружности (т. е. смешанные граничные условия). Задача решена в предположении, что [c.283]

Профили соответствуют полностью развитому (стабилизированному) течению и теплообмену при < с = onst. [c.316]

Течение и теплообмен в призматических трубах при вязкостногравитационном течении в случае dildx>Q изучались в нескольких работах. В [Л. 20 и 22] получено решение для трубы прямоугольного сечения, а в Л. 19 и 23] —для труб с сечением в виде кольцевого и полного eKTOipoB круга. Все вычисления проведены для полностью развитого течения и теплообмена при постоянной по периметру температуре сгенки и постоянной по длине (но переменной по периметру) плотности теплового потрка па стенке при наличии либо отсутствии внутренних источников тепла в потоке жидкости. [c.346]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...