Перенос энергии и количества движения

Теплопроводность и вязкость газов представляют собой процессы переноса энергии и количества движения. Механизм явлений переноса одинаков, поэтому интенсивный теплообмен при течении газа по трубе сопровождается значительным перепадом давления вдоль потока. При конструировании теплообменников этот перепад желательно сделать возможно меньшим, особенно в тракте низкого давления. [c.108]

Исследуем теперь подробно переход через скачок с точки зрения уравнений Навье — Стокса, полученных в 4.2. Если переход через скачок является процессом, мало отличающимся от изоэнтропического, то перенос энергии и количества движения описывается уравнениями (9), (10) 4.2. Эти уравнения можно представить в виде зависимости и и отношения коэффициентов вязкости К от Х [c.144]

Количественные соотношения для расчета теплоотдачи можно получить с помощью идеи О. Рейнольдса о единстве механизмов переноса теплоты и количества движения в потоке жидкости. Единство материальных частиц, участвующих в переносе количества движения и теплоты, приводит к подобию полей скорости и температуры в неизотермическом потоке, взаимодействующем со стенкой. Существование такого подобия будет доказано в 5 настоящей главы на основе анализа уравнений движения и энергии, определяющих распределение скоростей и температур в системе. Подобие этих полей позволяет установить связь между характеристиками интенсивности теплоотдачи и трения на поверхности стенки. [c.310]

Величину Ргт называют турбулентным числом Прандтля. Как показано в 4-5, кинематические коэффициенты турбулентного переноса теплоты и количества движения Вд и Ss зависят от параметров процесса турбулентного течения. Вследствие этого в общем случае турбулентное число Прандтля также может являться параметром процесса. С учетом (7-15) и (7- б) дифференциальные уравнения энергии (4-44) и движения (4-45) для турбулентного пограничного слоя примут вид [c.192]

Основой современных методов расчета тепло- и массообмена являются дифференциальные уравнения движения, неразрывности, теплопроводности и диффузии [31, 32, 51, 52]. В совокупности с условиями однозначности они составляют систему уравнений, решения которой дают искомые поля скоростей, температур и концентраций среды. Названные уравнения выведены для бесконечно малого объема среды и отражают элементарный акт переноса субстанции массы, энергии и количества движения (импульса). Общее дифференциальное уравнение переноса субстанции записывается в следующем виде [32] [c.23]

Тепломассообмен объединяет в единую теорию переноса энергии (теплоты), количества движения (импульса) и массы некоторые разделы молекулярной физики, гидроаэродинамики, термодинамики обратимых и необратимых процессов, физико-химии поверхностных явлений и химической технологии. [c.3]

Связь между интенсивностью теплообмена, с одной стороны, и затратами энергии на продвижении среды — с другой, объясняется наличием единства природы процессов переноса тепла и количества движения. [c.335]

Определение отношения между коэффициентами переноса тепла и количества движения. Атомная энергия, 14, № 4, 414—416. [c.673]

Таким образом, как показано в [190], тот факт, что перенос теплоты и количества движения осуществляется одним и тем же рабочим телом, совсем не определяет вид зависимости между интенсивностью теплообмена и гидродинамическим сопротивлением. Очевидно, что все эффекты интенсификации теплообмена и гидравлических потерь будут зависеть от распределения полей температуры и вектора скорости в пристенной области течения, а также, что в области ламинарного режима течения возникает благоприятная почва для создания таких ситуаций, когда применение того или иного метода интенсификации становится энергетически выгодным. В этих случаях действует совсем иной механизм распределения кинетической энергии и ее диссипации, не связанный столь просто с переносом теплоты в нормальном к поверхности канала направлении. [c.506]

Точки X = nn/k, в которых все время ф = О, называются узлами волны. Точки х = (2п )n/2k, в которых ф достигает максимальных значений, называются пучностями. Решение (1.12) получается в результате суперпозиции двух синусоидальных бегущих волн, имеющих равные амплитуды, длины волн и частоты и распространяющихся в противоположных направлениях. Во всех точках, за исключением узлов, функция ф колеблется с периодом Р, ее амплитуда в пучностях максимальна и равна 2а, т. е. сумме амплитуд составляющих компонент — волн f и g. Поскольку при этом нег переноса энергии или количества движения между участками волны, разделенными узлами, волна, представленная выражением (1.12), называется стоячей. Узлы и пучности характерны для стоячей волны. [c.12]

Рассматриваются только одноатомные газы. Строго сформулированная теория имеет дело только с газами, не имеющими внутренних степеней свободы, для которых потенциал взаимодействия типа частица — частица является сферически симметричным. Так как присутствие или отсутствие внутренних степеней свободы почти не влияет на перенос массы и количества движения, теория даст сравнительно хорошие результаты при изучении потока массы и количества движения для течения многоатомных газов. Наличие или отсутствие внутренних степеней свободы влияет на перенос энергии, и, следовательно, поток энергии для многоатомных газов не будет в совершенстве описываться теорией в ее настоящем виде. На этом мы подробно остановимся в дальнейшем. [c.367]

Проведенные выше рассуждения дают общее представление о том, каким образом внутренние волны могут играть основную роль в вертикальном обмене количеством движения воздушного потока. Критический уровень (181), где энергия и количество движения, переносимые волнами, поглощаются, меняется в зависимости от (О, /сн и я]). Таким образом, он различен для разных гармоник ряда Фурье, и многие из них могут существенно влиять на перенос количества движения. Можно полагать, чта подобные эффекты имеют место и в океане. [c.409]

Аналогия процессов переноса теплоты и количества движения. Если в уравнении (7,64) переноса теплоты пренебречь внутренними источниками теплоты (ру=0) и диссипацией кинетической энергии в [c.333]

Происхождение сил вязкости и возникновение процесса теплопроводности в газе связано с молекулярным строением вещества. Перемещение молекул приводит к переносу массы, энергии и количества движения. При этом изменение количества движения вызывает появление силы вязкости, а перенос энергии обусловливает теплопроводность. Отсюда следует, что с ростом температуры увеличиваются коэффициенты теплопроводности и динамической вязкости в газе (рис. 3.1.11,а и б). При возникновении диссоциации происходит изменение химического состава воздуха вследствие нарушения внутримолекулярных связей. На это расходуется часть тепла и коэффициент теплопроводности уменьшается (см. рис. 3.1.11, а). Однако дальнейшее повышение степени диссоциации приводит к росту числа частиц, участвующих в процессах переноса и, как следствие, к увеличению кинетических коэффициентов Я и А. [c.422]

Сравним уравнения диффузии, энергии и движения, описывающие поля концентраций, температуры и скорости в раздельно идущих процессах переноса вещества, теплоты и количества движения. Выведенные ранее уравнения запишем при некоторых упрощающих предположениях. [c.338]

Величины удельных потоков переноса энергии и массы, а также возникающая сила от изменения количества движения могут быть весьма различными. Например, величина удельного потока энергии находится в порядке от 10 - и ниже (теплообмен животных [c.12]

Перенос импульса, или количества движения, текущей среды (шд) на стенку, вдоль которой перемещается среда (рис. 23) со скоростью в отдалении от стенки Шсо, оиределяется из условий, аналогичных переносу энергии и массы на стенку. [c.94]

Во многих случаях в пограничном слое вязкой среды у стенки можно предполагать плоскопараллельное течение, в котором скорость зависит лишь от двух направлений х ж у. Применительно к этому условию при стационарном режиме обтекания тела уравнения, описывающие перенос энергии, массы и количества движения в пограничном слое несжимаемой вязкой среды, с неизменными физическими параметрами, без источников тепловыделения, но с учетом тепла трения, запишутся в следующем виде [c.278]

Аналогичным способом из элементарной кинетики можно получить выражение для другой феноменологической функции — коэффициента теплопроводности X- Поскольку мигрирующие из одного изотермического слоя в соседний слой молекулы переносят не только количество движения, но и среднестатистическую кинетическую энергию молекул, пропорциональную количеству тепла (по определению), то общее количество тепла, переносимое в единицу времени через единицу площади контактного слоя, равно (с точностью до слагаемых порядка / ) [c.369]

Равновесное состояние вещества характеризуется распределением его параметров в пространстве. Если за счет какого-либо воздействия окажется, что в каком-то месте пространства возникла неравновесность, то в веществе начинает происходить механический или тепловой обмен, который стремится сгладить неравномерность. В общем случае этот обмен называют процессом переноса. В различных явлениях можно наблюдать процессы переноса энергии, массы (вещества) и количества движения. Как будет показано ниже, вязкость обусловлена процессом переноса количества движения. [c.7]

Перенос тепла излучением и оптическая термометрия тесно связаны, поскольку в обоих случаях необходимо иметь соотношение между термодинамической температурой и количеством и качеством тепловой энергии, излученной поверхностью. В конце 19 в. на основе только классической термодинамики и электромагнитной теории были получены два важных результата. Первый — закон Стефана (1879 г.), согласно которому плотность энергии внутри полости пропорциональна четвертой степени температуры стенок полости. Второй —закон смещения Вина (1893 г.), который устанавливал, что, когда температура черного тела увеличивается, длина волны максимума излучения Хт уменьшается, так что произведение ХтТ сохраняется постоянным. Доказательство закона Стефана основано на трактовке теплового излучения как рабочей жидкости в тепловой машине, имеющей в качестве поршня подвижное зеркало, и использовании электромагнитной теории Максвелла, чтобы показать, что действующее на поверхность давление изотропного излучения пропорционально плотности энергии. Закон Вина вытекает из рассмотрения эффекта Доплера, возникающего при движении зеркала. В обоих законах появляется постоянный коэффициент пропорциональности, относительно которого классическая термодинамика не могла дать информации. [c.312]

Сущность этих явлений можно объяснить следующим образом. Происхождение сил вязкости и возникновение процесса теплопроводности в газе связаны с молекулярным строением вещества. Перемеш,ение молекул в объеме газа из одного места в другое приводит к переносу энергии и количества движения. При этом изменение количества движения вызывает появление силы вязкости, а перенос энергии обусловливает свойство теплопроводности. Поэтому с увеличением температуры увеличиваются теплопроводность и динамическая вязкость в газовой среде. При возникновении диссоциации характер изменения X и л довольно сложный (рис. 1.29). При малой степени диссоциации значения X снижаются, что вызвано затратами внутренней энергии на разрыв молекулярных связей. При повышении степени диссоциации более интенсивное дробление молекул на атомы приводит к росту числа частиц, участвующих в процессах переноса и, следовательно, к увелйчению теплопроводности X. При очень сильном разогреве газа значительно увеличиваются затраты внутренней энергии на ионизацию, что снижает теплопроводность. [c.35]

Одно нз интереснейш1их явлений— теплопередача в жидком гелии II, на которую сильно влияют особые овойства гелия И. Существует настоятельная потребность изучить перенос энергии и количества движения в этой жидкости с тем, чтобы использовать преимущества, которые могут быть получены от сверхпроводимости, течения без трения и т. д. В гл. 15 дается подро бный анализ процессов теплопередачи в гелии II. [c.13]

Свойства С. Распространение света связано с переносом энергии и количества движения. Поглощаясь в веществе, свет производит нагревание, химич. реакции и прочие изменения и оказывает давление на вещество. Только по этим действиям, обусловленным энергией и количеством движения С., можно вообще судить о его реальности и свойствах. По своей природе С. есть явление динамическое покоящегося С. не существует, и скорость есть его основное свойство. Никаких теоретич. оснований для расчета скорости С. не существует эта величина находится эмпирически. Скорость С. определена с большою точностью земными и астрономич, методами Наиболее достоверная цифра, полученная для скорости С. в пространстве, лишенном вещества, по измерениям Май-кельсона составляет 2d9 796 1 UMj n. Эта величина получена в условиях опыта на земной поверхности и для видимого С. Нет однако оснований сомневаться, что для межзвездных пространств и других видов С. скорость имеет то же значение. Наблюдения над переменными звездами, удаленными от земли на колоссальные расстояния, показывают, что по крайней мере для видимого С. скорость в пустом пространстве с громадной степенью точности не зависит от цветности. Менее точные измерения с радиоволнами и лучами Рентгена показывают, что их скорость (в пределах ошибок опыта) совпадает с цифрой Майкельсона. В веществе скорость С. зависит от цветности, как обнаруживают явления дисперсии (см. Дисперсия света). Теоретически показатель преломления [c.145]

Как следует из (4-32) и (4-35), при записи уравнений в осреднен-ных значениях скорости и температуры необходимо учитывать и турбулентный (пульсациониый) перенос теплоты и количества движения. Для турбулентного пограничного слоя при принятых ранее ограничениях (см. 4-4) уравнения энергии (4-30), движения (4-28) и сплошности (4-29) могут быть записаны в следующем виде [c.147]

Теплопередача является частью общего учения о теплоте, основы которого были заложены в середине XVIII в. М. В. Ломоносовым, создавшим механическую теорию теплоты и основы закона сохранения и превращения материи и энергии. В дальнейшем развитии учения о теплоте разрабатывались его общие положения. В XIX в. основное внимание уделялось вопросам превращения теплоты в работу. С развитием техники и ростом мощности отдельных агрегатов роль процессов переноса теплоты в различных тепловых устройствах и машинах возросла. Во второй половине XIX в. ученые и инженеры стали уделять процессам теплообмена значительно больше внимания. В литературе имеется много работ тех времен по вопросам распространения и переноса теплоты, некоторые из них сохранили значимость до наших дней. Именно в эти годы, например, была опубликована работа О. Рейнольдса, в которой устанавливается единство процессов переноса теплоты и количества движения, его гидродинамическая теория теплообмена (1874 г.). [c.4]

Термодинамические силы Х и Хт являются тензорами первого ранга (векторами) поэтому между ними возможно сочетание. Это сочетание дают налагающие явления переноса эффект Соре при молекулярном переносе тепла я эффект Дюфо при диффузии вещества. Одна1КО сочетания теплопроводности или диффузии с химическими и фазовыми превращениями быть не может, так как разница в рангах между силами А и и Ai или между Х . и Ai равна единице (нечетное число). Так же не может быть сочетания между молекулярными переносами тепла и количества движения или между диффузией и внутренним трением, так как термодинамические силы молекулярного переноса тепла и массы являются тензорами первого ра нга, а термодинамические силы молекулярного переноса количества движения — тензоры второго ранга (разница в рангах тензоров выражается нечетным числом). Однако в некоторых частных случаях внутреннее трение можно рассматривать как молекулярный перенос кинетической энергии движения потока жидкости, который происходит под действ ием термодинам1ической силы — кинетической энергии движения (градиент от скаляра). В этом случае возможно сочетание между молекулярными переносами тепла, массы вещества И энергии движения жидкости, так как все они описываются действием термодинамических сил, которые являются тензорами одинакового ранга (векторами). На основании принципа Кюри возможно сочетание между молекулярным переносом количества движения (объ-емиая вязкость) и процессами химических и фазовых превращений, так как в первом случае силы Л,- являются тензором нулевого ранга, а во втором случае — тензором второго ранга. Следовательно, разница в рангах тензоров равна двум (четное число), и поэтому сочетание между ними возможно. [c.13]

Тепло- и массоперенос описывается системой дифференциальных уравнений, получаемых из урайнений переноса массы вещества н энергии. Последнее обычно заменяется уравнениями переноса внутренней энергии и количества движения жидкости. Совместно с уравнениями состояния система дифференциальных уравнений тепло- и массопереноса является замкнутой системой уравнений. [c.34]

Определение температурных полей в композите значительно усложняется при наличии термической деструкции связующего, которая существенно изменяет процесс переноса тепла в материале. Система уравнений, описывающая распространение тепла в композите в этом случае, должна включать уравнения химической кинетики, сохранения массы, энергии и количества движения, состояния парогазообразной фазы, а также необходимые соотношения для входящих в эту систему физических параметров [130]. [c.16]

Отдельные молекулы газа суть носители различных качеств, к которым относятся род материи, тепловая энергия и количество движения. Благодаря молекулярному движению эти отдельные качества переносятся и передаются в какой-то мере от одних молекул к другим, от одного слоя к другому слою. Перенос самой материи проявляется в явлении диффузии, перенос энергии — в явлении тепло-проводносщи и, наконец, перенос количества макроскопического движения проявляется в явлении вязкости. Таким образом, для газов все эти три явления являются родственными между собой, все они представляют собой процессы выравнивания распределения, рода материи, тепловой энергии и количества движения. Родственность этих трёх явлений находит своё отражение также и в том, что коэффициенты диффузии, теплопроводности и вязкости пропорциональны друг другу, и в том, что значения всех этих коэффициентов для газа в определённом интервале температур увеличиваются с повышением температуры. Но между этими тремя явлениями есть и различие. При диффузии и теплопроводности переносятся. скалярные величины, к каковым относятся химические качества и энергия, а в явлении вязкости переносится векторная величина количества движения. Перенос скалярной величины, например тепловой энергии [c.33]

Представляет интерес исследование вопроса о применимости к турбулентному потоку формул диффузионного нереноса турбулентных масс, энергии и количества движения с соответствующими коэффициентами переноса / турб, Ятурб, турб- Согласно диффузионной теории переноса, удельные потоки в процессах переноса отдельных субстанций С представляются через градиент концентрации субстанций [c.314]

Помимо поглощения энергии солнечной электромагнитной и корпускулярной радиации, значения таких важнейших параметров верхней атмосферы, как скорость ветра, массовая плотность, температура и химический и ионный состав, во многом определяются переносом массы, энергии и количества движения из нижележащих областей средней атмосферы и тропосферы, а также процессами магнитосферно-ионосферного взаимодействия. Последнее находит наиболее сильное выражение в распределении термогидродинамических параметров вы- [c.40]

Перенос тепла и количества движения в турбулентном пограничном слое на пластине в потоке вязкой жидкости. В сб. Тепло и массоперенос. Т. I (Труды 3-го Всесоюзн. совещ./Под ред. А. В. Лыкова и Б. М. Смольского). М. Энергия, 133—140. [c.637]

Как видно из этой таблицы, коэффициент вязкости воды сильно уменьшается с ростом температуры. Напротив, для газов значение коэффициента (а растет с повышением температуры. Происхождение сил вязкости так же, как процесса теплопроводности в газе следует искать в молекулярной природе строения материи. Молекулы газа при своих собственных движениях переносят вместе с собой из одного места в другое определенное количество материи, энергии и количества движения. Результатом изменения количества движения за счет этого процесса и являются силы вязкости. Те параметры газа, с которыми мы имеем дело при исследовании газа как сплошной среды, являются средними величи- [c.113]

Происхождение сил вязкости, как и возникновение процесса -еплопроводности в газе, связано с молекулярным строением веще-тва. Молекулы газа при своих собственных движениях переносят 13 одного места в другое массу, энергию и количество движения. Результатом изменения количества движения являются силы вязко- [c.53]

Однако для жидкостей эта гипотеза не оправдывается даже приблизительно. Тот факт, что молекулы находятся на малых расстояниях одна от другой, является причиной значительного усиления действия межмолекулярных сил отталкивания. Движение молекул стеснено, и это находит отражение в том, что коэффициенты диффузии в жидкости имеют небольшие значения, а жидкость часто моделируется в виде решетки, в которой каждая молекула находится в ячейке, образованной соседними молекулами. Передача энергии и количества движения происходит преимущественно в результате колебаний молекул в смежных силовых полях, окружающих каждую молекулу. Шеффи [167] обращает внимание на образное описание этих процессов, данное Грином Представьте себе молекулы, связанные между собой эластичными веревками, натяжение которых меняется довольно странным образом так, что они способствуют появлению сил притяжения. Но поскольку молекулы движутся, упругая энергия веревок изменяется и благодаря этому может передаваться от одной части ансамбля к другой, хотя при этом фактически не переносится самими молекулами . [c.448]

Другими пульсационными характеристиками потока являются температура, плотность и состав (концентрации компонентов). Поскольку эти величины по природе скалярны, их рассмотрение должно быть более простым. Тьен [808] распространил статистические аспекты теории турбулентности на пульсации температуры и статистические закономерности теплопереноса в двухфазном турбулентном потоке. Основываясь на поразительном сходстве между явлениями переноса количества движения и тепловой энергии, он смог установить соотношения между соответствующими статпстпческнлга свойствами динамического и теплового турбу.лентных полей. [c.77]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...