Особенности теплообмена при низких температурах

ОСОБЕННОСТИ ТЕПЛООБМЕНА ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ [c.355]

Развитие отечественной криогенной техники и технологии потребовало создания крупногабаритных конструкций толстостенных сосудов высокого давления. Вследствие высоких требований, предъявляемых к надежности сосудов подобного типа, их расчетная модель должна учитывать все конструкторские особенности, а также специфику процессов теплообмена при низких температурах. [c.85]

Для измерений теплофизических свойств диэлектриков разработаны установки, основанные на использовании регулярного теплового режима третьего рода. Выбор теплового режима связан с тем, что он дает возможность комплексно осуществить эксперимент, т. е. измерить все теплофизические свойства вещества. При этом тепловом режиме можно проводить эксперимент в условиях влияния теплообмена. Это особенно важно при высоких температурах для материалов с низкой теплопроводностью. При конструировании каждой установки были приняты во внимание следующие специфические особенности исследуемых объектов и условия проведения эксперимента размеры (малые для дефицитных и однородных, большие для крупнозернистых и пористых материалов) интервал температур возможность осуществления эксперимента для жидкой фазы вещества, проведение измерений в вакууме или в газовой среде. В соответствии с этими требованиями сконструированы следующие установки. [c.83]

Все тела постоянно испускают и поглощают лучистую энергию. Однако при низких температурах количество излучаемой энергии невелико и может не учитываться при расчете теплообмена между телами. При повышении температуры тел излучение их резко возрастает, вследствие чего при высоких температурах перенос тепла излучением становится преобладающим по сравнению с теплопроводностью и конвекцией. Роль лучисто,го теплообмена также возрастает при понижении плотности среды, заполняющей пространство между телами, а в условиях глубокого вакуума он становится единственно возможным видом теплообмена. Поэтому значение лучистого теплообмена особенно велико в современных областях техники, связанных с применением высоких температур или глубокого вакуума, таких, как ракетно-космическая и авиационная, ядерная. плазменная, металлургия и др. [c.282]

Отмеченные особенности в характере распределения t j и а по длине трубы парогенератора отражают всю сложность взаимного влияния отдельных факторов на процесс теплообмена при поверхностном кипении. Действительно, при понижении давления усиливается относительное влияние конвекции в однофазной среде и ослабляется влияние механизма переноса теплоты непосредственно В форме теплоты испарения. Поэтому при низких давлениях влияние скорости на интенсивность теплообмена оказывается более значительным. В этих условиях вследствие роста истинной скорости жидкой фазы, обусловленного повышением паросодержания потока, интенсивность теплоотдачи по длине трубы возрастает, что сопровождается понижением температуры стенки. При понижении температуры стенки уменьшается число активных зародышей паровой фазы и это приводит к ослаблению влияния механизма переноса, обусловленного про цессом парообразования. В то же время вследствие прогрева основной массы жидкости по ходу потока увеличивается толщина пристенного двухфазного слоя и, следовательно, улучшаются условия для роста паровых пузырей. По-видимому, при переходе от области конвективного теплообмена в [c.264]

В зависимости от физических свойств жидкостей (газов) процесс теплообмена может протекать различно и своеобразно. Особенно большое влияние оказывают коэффициент теплопроводности удельная теплоемкость Ср, плотность р, коэффициент температуропроводности а, уже использовавшиеся при рассмотрении теплопроводности, и коэффициент вязкости (X. Для каждого вещ ества эти величины имеют определенные значения и являются функцией параметров состояния (температуры и давления, прежде всего температуры). Особенно существенные изменения физических свойств могут иметь место в околокритической области термодинамических состояний и в области очень низких температур. [c.127]

Процесс кипения щелочных металлов, как показывают опытные данные, также характеризуется некоторыми особенностями. При низких давлениях насыщенных паров (ниже 0,3-10 Па) обычно наблюдается неустойчивый режим кипения парообразование происходит нерегулярно, отдельными всплесками, в промежутке между которыми жидкость перегревается. При высоких тепловых потоках перегрев жидкости около поверхности нагрева может быть значительным, достигая десятков и сотен градусов. При вскипании перегрев быстро снижается это вызывает интенсивные колебания температур во всей системе. Неустойчивое кипение металла часто сопровождается также звуковыми эффектами стуком, щелчками, треском и т. д. В целом интенсивность теплообмена при неустойчивом кипении оказывается несколько более высокой, чем при свободной конвекции без кипения [57]. [c.298]

Поэтому доменный газ без карбюрации не эффективен при данном режиме теплообмена, так как при горении дает низкую температуру и несветящееся пламя. Чем больше углеводородов в горючем газе (СН4 и особенно С Н ), тем больше оснований получить пламя повышенной светимости в связи с возможностью в этом случае возникновения естественной карбюрации за счет разложения углеводородов и выделения углеродистых частиц. [c.211]

На втором участке температура потока также остается ниже ф.п, но температура стенки превышает ее. Поэтому в пристенном слое физические константы потока могут существенно отличаться от физических констант основного потока, что приводит к некоторым особенностям теплообмена в этой зоне интенсифицируется теплообмен при низких q (линия 2 на рис. 10-10) и, наоборот, ухудшается теплоотдача при высоких д (линия 3). [c.143]

Как известно, при расчете поверхностных тенлообмепных аппаратов в качестве средней разности температур обычно принимается средняя логарифмическая разность, заменяемая иногда (при сравпительпо небольшом изменении температуры каждого из теплоносителей) средней арифметической разностью. Среднелогарифмическая формула получена при интегрировании дифференциальных уравнений теплообмена через элементарную поверхность нагрева при условии неизменности по длине теплообменника коэффициента теплопередачи и линейной зависимости разности температур от температуры любого теплоносителя [24]. Это положение, с известным приближением справедливое для поверхностных теплообменников, не выполняется в случае охлаждения водой влажных дымовых газов в контактном экономайзере, где кроме охлаждения газов имеет место конденсация водяных паров из парогазовой смеси, а иногда и испарение части воды и увеличение влагосодержапия газов. Температура парогазовой смеси здесь не изменяется линейно в зависимости от температуры подогреваемой воды, поскольку вода в значительной степени подогревается за счет скрытой теплоты парообразования. А поэтому и разность температур не изменяется линейно в зависимости от температуры воды. Особенно это сказывается при низкой температуре газов и высоком их начальном влагосодер-жании. [c.186]

В книге рассматриваются вопросы теплообмена при криогенных температурах —обширной и быстро развивающейся области современной теплотехники. Последовательно изложены основы и особенности различных механизмов теплообмена в широком диапазоне тбмп >а-тур, начиная с комнатной. Приводится большое число экспериментальных данных по теплообмену при низких и сверхнизких температурах. Описываются разнообразные расчетные методы. Результаты исследований анализируются и обобщаются. [c.4]

Результаты расчета функции гэ(Тст. Тел, Всл) и срзЕнение их с экспериментальными данными позволяют по-новому оценить роль лучистого теплообмена при переносе энергии в псевдоожиженном слое. Как правило, считается, что радиационный теплообмен несуществен до температуры порядка 1000 °С, особенно для мелких частиц [180]. Такое заключение можно сделать исходя из сравнения потоков энергии, которые передаются от слоя к поверхности различными механизмами переноса [127, 50]. В то же время обработка экспериментальных данных (см. рис. 4.16) показывает, что при сравнительно низких температурах ( ст = 300°С, сл = = 600 °С) в слое мелких частиц (d = 0,32 мм) распределение температуры вблизи поверхности теплообмена опре-леляетгя радиационным переносом. Учитывая это, необходимо уточнить условия, при которых роль излучения в формировании распределения температуры вблизи поверхности будет существенна. [c.183]

МИКИ, отражающих те или иные особенности таких процессов. Однако его физическая сущность наиболее отчетливо раскрывается в формулировке, данной Больцманом. Он подчеркнул свойство природы стремит ,-ся от состояний менее вероятных к состояниям более вероятным. Известно, что наиболее вероятным состоянием термодинамической системы является ее термодинамическое равновесие. Если теи.лоизолироваи-ную термодинамическую систему вывести из состояния термодинамического равновесия путем создания разности, например, температур между различными телами системы, то за счет самопроизвольных естественных процессов теплообмена эта система придет к состоянию термодинамического равновесия, при котором все тела системы будут иметь одинаковую температуру. На этом же очевидном ( )акте основывается формулировка второго закона тсрмодииамикк, предложенная Клаузиусом (1850) теплота сама С060Г1 переходит лить от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой и не может самопроизвольно переходить в обратном паправлении. [c.39]

Этот слой, не возмущаемый парообразованием, может передавать тепло в основном только к ондукцией, и температура его быстро возрастает. Капли, выпадающие на слой высокоперегретого пара, не достигают стенки и, лишь частично погружаясь в паровой слой, выбрасываются из него в ядро потока. С сечения образования сплошной паровой пленки начинается зона пленочного кипения. Гидродинам ические характеристики этой зоны слабо изучены и даже основной вопрос — о механизме передачи тепла, недостаточно ясеп. Во всяком случае интенсивность теплообмена в этой зоне очень низка, особенно нри больших разностях температур, и может быть даже ниже, чем при протекании по трубе того же массового количества сухого насыщенного пара (рис. 6-46). Это может быть объяснено как уменьшением скорости пара в связи с меньшим удельным объемом смеси, так и снижением действующей разности температур Гст—7 пе<Гст—Т н. [c.186]

В ряде отраслей техники режимы работы испарителей характеризуются чрезвычайно низкими температурными напорами и соответственно очень малыми плотностями теплового потока. Это относится к конденсаторам-испарителям воздухоразделительных установок, к испарителям, работающим в холодильной промышленности, и др. В испарителях, работающих в составе холодильных машин, повышение температурного напора связано с ухудшением энергетических показателей холодильной установки в целом. Например, Б установках каскадного типа снижение перепада температур с 5—7 до 2—3°С приводит к уменьшению энергозатрат при той же поверхности теплообмена на 10—15% 1137]. Однако при таких низких температурных напорах тепловой поток к хладагенту передается в условиях неразвитого кипения, поэтому коэффициент теплоотдачи к нему нередко оказывается ниже значения а со стороны горячего теплоносителя. Это приводит к очень большим габаритам теплообменных аппаратов и к неудотвлетворительным их весовым характеристикам. Так, масса кожухотрубных фреоновых испарителей обычно составляет 30—40% массы металла всей холодильной машины. Стремление уменьшить габариты испарителей, снизить расход металла (особенно дорогостоящих цветных металлов) на их изготовление заставило ученых искать возможности интенсификации теплообмена при кипении и способы достижения устойчивого развитого кипения при весьма малых температурных напорах. [c.218]

Решение уравнения (20) — весьма трудоемкая задача, особенно в связи с тем, что теплофизические характеристики плазмы сильно зависят от температуры, поэтому в большинстве случаев предполагают слабую зависимость температуры при изменении радиальной координаты. Такое предположение оправдано для металлических частиц или частиц с высокой теплопроводностью, т. е. когда критерий Био (В - dJ2k ), характеризующий соотношение между интенсивностью теплообмена частицы с плазмой и полем температур внутри частицы, значительно меньше единицы. Аналогичные условия могут иметь место при низких коэффициентах теплоотдачи и малых размерах частиц. В этом случае уравнение нагрева частиц будет иметь следующий вид [c.75]

Резкое увеличение содержания азотной кислоты у поверхности нагрева объясняет усиление коррозии нержавеющих сталей в зоне кипения (см. параграф 1.3). С точки зрения теплообмена увеличение концентрации примесей может привести к расслоению раствора с образованием слоя кислоты, насыщенной четырехокисью азота, к смещению линии насыщения, изменению вязкости и теплопроводности сложных растворов с участием продуктов коррозии, особенно в окрестности центров парообразования. При этом следует учитывать низкую термическую стойкость образующихся нитрокомплексов, гидратов, азотистой кислоты и других соединений, поэтому влияние указанных факторов в различных областях температур может быть неодинаковым. [c.98]

У дифенильной смеси высоким температурам насыщения соответствуют низкие давления насыщенных паров, что ограничивает нижнюю температуру цикла технически достижимым вакуумом в конденсаторах. Так, при = 373 К Ps = 588 Па, в то время как минимально допустимое давление в поверхностных конденсаторах равно 2500 Па. Поэтому в ПТУ с ДФС для преодоления трудностей, связанных с реализацией низких давлений в поверхностных конденсаторах, а также для обеспечения условий безкавитационной работы циркуляционных механических насосов, используют конденсирующие инжекторы [92, 123], работоспособность которых с ДФС экспериментально проверена вплоть до давлений порядка 500 Па. Кроме того, на рабочие процессы конденсирующего инжектора не оказывают влияния невесомость и знакопеременные перегрузки, действующие на космические аппараты. Поэтому применение конденсирующих инжекторов и змеевиковых парогенераторов в космических ПТУ существенно упрощает организацию процессов теплообмена с изменением агрегатного состояния рабочего тела [1161. Циклы и структурнопоточные схемы ПТУ с конденсирующими инжекторами имеют ряд особенностей, которые необходимо рассмотреть более подробно. [c.25]

Подсистемы теплозащиты с воздухонепроницаемой теплоизоляцией имеют неоспоримое преимущество перед однородной теплозащитной стенкой. Однако и они не всегда удовлетворяют требованиям эффективности обеспечения теплового режима, особенно при больших тепловых нагрузках или при наличии высокотемпературных источников тепла. Основные недостатки такой схемы заключаются в сравнительно малой эффективности воздушного канала как теплообменного элемента перекрестного тока , в небольшой площади теплосъема, в низких значениях симметричных коэффициентов теплоотдачи. Характеристики теплорассеивающей подсистемы теплозащиты могут быть значительно улучшены, если вместо внутренней воздухонепроницаемой теплоизоляции использовать пористую. В этом случае резко увеличивается площадь контакта при наиболее эффективном про-тивоточном способе теплообмена. Вдув воздуха в пограничный слой в воздушном канале приводит к увеличению термического сопротивления конвективному потоку тепла, отсос воздуха из пограничного слоя со стороны кабины уменьшает нормируемый перепад температур. [c.80]

Изменение скоростей по координате, отсчитываемой вдоль струи, не учитывалось, причем за скорость струи в уравнении для количества движения принималась средняя величина, одинаковая по всей длине струи и равная начальной скорости истечения из сопла. В действительности сопло имеет конечную длину, поэтому как для потока, так и для температуры существует некоторый начальный участок, на котором происходит их стабилизация. На этом же участке стабилизируются и геометрические размеры вытекающей струи. Безусловно, все эти факторы, особенно наглядно проявляющиеся на входном участке, должны влиять на коэффициенты теплообмена на этом участке струи [145]. Понятно, что рассмотренные выше явления имеют место в условиях конденсации насьпцешюго пара при не слишком низких давлениях, когда интенсивность конденсации определяется процессами переноса тепла в струе. [c.160]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...