Критерии подобия процессов конвективного теплообмена

Критерии подобия процессов конвективного теплообмена [c.232]

Таким образом, на основе третьей теоремы подобия равенство критериев Re и Рг обеспечивает подобие процессов конвективного теплообмена при вынужденном движении. Одинаковость критериев Nu является следствием установившегося подобия. [c.53]

Согласно зависимостям (9.4), равенство критериев Рг, Re и М для модели и натуры дает возможность удовлетворить условиям подобия процессов конвективного теплообмена тела в сверхзвуковом потоке. [c.204]

Согласно теории подобия у подобных процессов должны быть одинаковы также и определяемые критерии подобия. В процессах конвективного теплообмена в качестве определяемого критерия выступает критерий Нуссельта Nu, характеризующий интенсивность процесса конвективного теплообмена [c.51]

Критерии и уравнения подобия. Подведем итоги анализа. Приложение к процессам конвективного теплообмена общих принципов учения о подобии физических явлений позволяет установить условия, определяющие подобие этих процес- [c.57]

При экспериментальном изучении процессов конвективного теплообмена опытные данные обрабатывают в критериях подобия (см. стр. 138). Из выражений для Q и а, уравнений конвективного теплообмена и условий однозначности следует, что [c.139]

При экспериментальном изучении процессов конвективного теплообмена опытные данные обрабатывают в виде функциональных зависимостей между безразмерными комплексами, называемыми критериями подобия. [c.207]

При экспериментальном изучении конвективного теплообмена опытные данные обрабатывают в критериях подобия. Рассмотрим систему критериев для стационарных процессов конвективного теплообмена в однофазной несжимаемой жидкости, плотность которой зависит от температуры, а другие физические параметры постоянны. В этом случае процесс теплообмена между жидкостью и поверхностью твердого тела заданной геометрической формы описывается следующим критериальным уравнением [c.289]

При исследовании процессов конвективного теплообмена используется теория подобия физических процессов, которую разработал для тепловых процессов М. В. Кирпичев [21 ]. В этой теории важную роль играют инварианты безразмерных критериальных отношений характерных величин, называемых критериями подобия. Применение критериев подобия позволяет обобщить результаты отдельных опытов, а также сократить число переменных в аналитических решениях. [c.58]

Первых двух условий недостаточно для установления физического подобия. Нужно добавить условие, что одноименные определяющие критерии подобных процессов должны иметь одинаковую численную величину. Таким образом, для подобных процессов конвективного теплообмена справедливы, например, условия 2 [c.148]

В процессах конвективного теплообмена при вынужденном движении жидкости число Рейнольдса является критерием гидродинамического подобия, а число Пекле— критерием теплового подобия. Таким образом, если соблюдаются предыдущие условия подобия, а также равенство чисел Рейнольдса и чисел Пекле соответственно для двух процессов, то процессы будут подобными. [c.236]

В процессе конвективного теплообмена при течении жидкости в трубе речь идет о тепловом и гидродинамическом подобии. Если жидкость движется в трубе с заметной скоростью, то следует принимать во внимание три рода сил, действующих в жидкости силы инерции, вязкости и давления. Поскольку заданы скорость гюо и динамический коэффициент вязкости (х, то критерий подобия должен отражать соотношение между силами инерции и силами вязкости. Согласно 12-2 таким критерием является критерий Рейнольдса, который применительно к течению в трубе можно записать [c.243]

Число Рейнольдса для реального парогенератора Кв2=6530 лежит в диапазоне 1660 К 7300. Это означает, что при исследовании процесса на модели в область исследования включен н режим с Ке1=6530. В силу того, что число Рейнольдса является здесь единственным критерием подобия, а также в связи с выполнением остальных условий подобия процессов режим с Ке1=6530 на лабораторной установке и режим с Ке2=6530 иа реальном парогенераторе представляют собой подобные процессы конвективного теплообмена. Следовательно, для этих двух процессов равны все числа Подобия, в том числе и определяемые. В данном случае нас интересует равенство чисел Нуссельта для эксперимента и для реального объекта Ки1=Ни2. Рассчитаем число Ыи по уравнению подобия [c.251]

Одноименные безразмерные определяющие критерии подобия должны быть соответственно равны. Просто моделировать процессы, в которых физические характеристики сред постоянны. Если же переменность этих характеристик существенно проявляется в процессе, то точное моделирование, например конвективного теплообмена, в широком интервале рода жидкости и температурных параметров крайне затруднительно и тогда применяют приближенное моделирование. В частности, пользуются локальным тепловым моделированием, осуществляя подобие не во всем устройстве, а только в том месте, где изучается теплоотдача. [c.162]

Одни из них исходят из детального рассмотрения основного механизма процесса роста, частоты отрыва паровых пузырей от центра и т. д. [Л. 1, 2]. Расчетные уравнения, полученные этими авторами, состоят из критериев подобия, характеризующих эти явления. Другие исследователи исходят из положения о том, что процессы теплообмена при кипении являются одним из видов конвективного теплообмена. Поэтому теплоотдачу для случая кипения жидкости можно представить в виде обычных критериальных зависимостей, применяемых при конвекции жидкости в однофазном состоянии [Л. 3, 4]. [c.228]

Остановимся теперь на расшифровке понятия коэффициент массообмена . Общность дифференциальных уравнений конвективного теплообмена и массообмена позволяет принять, что основные критерии подобия диффузионных процессов должны иметь одинаковый вид с критериями подобия тепловых процессов. [c.77]

Исходные уравнения и их рещение, а также результаты экспериментального изучения конвективного теплообмена возможно и целесообразно представлять в виде зависимостей между безразмерными комплексами — числами подобия. Приведение математического описания процесса и расчетных соотношений к безразмерному виду позволяет выявить условия подобия и сопоставимости процессов, сокращает число переменных и постоянных величин, определяющих процесс при экспериментальном исследовании позволяет свести к минимуму число величин, которые необходимо варьировать в опытах указывает компактный и рациональный способ обобщения экспериментальных данных дает возможность, не рещая исходную систему дифференциальных уравнений, анализировать предельные случаи и устанавливать критерии подобия, которые характеризуют наиболее существенные особенности процессов в данных конкретных условиях. [c.204]

Применение теории подобия к расчетам теплообмена конвекцией. Как уже упоминалось, методы теории подобия широко используются при анализе и расчете конвективного теплообмена. Так, если известны дифференциальные уравнения, описывающие какой-либо процесс (или параметры, оказывающие наиболее существенное влияние на его протекание), то, пользуясь изложенными выше методами теории подобия, можно получить функциональную связь между критериями, дающую качественное и количественное представление о данном процессе. [c.71]

Следовательно, для установления подобия физических явлений, необходимо найти систему критериев, определяющих как гидродинамическое (в случаях движения жидкости или газа), так и тепловое подобие. Это можно сделать, применив один из показанных приемов к уравнениям, описывающим процессы конвективного переноса тепла. В результате получим критерии, характеризующие гидродинамическое и тепловое подобие, т. е. подобие в процессах теплообмена. [c.230]

В настоящее время опытное определение коэффициента теплоотдачи производится, как правило, не на самих образцах тепловых устройств, а на их упрощенных моделях, более удобных для экспериментирования. Результаты опытов, проведенных на моделях, обобщают, используя тепловую теорию подобия (см. 14.3). Основной вывод, который делают на основе этой теории, заключается в том, что нет необходимости искать зависимость коэффициента теплоотдачи от каждого из тех факторов, которые на него влияют, а достаточно найти зависимость между определенными безразмерными комплексами величин, характерных для рассматриваемых условий процесса теплоотдачи. Эти безразмерные комплексы величин называют критериями подобия. Составленные из размерных величин критерии подобия отражают физическую сущность, или, как говорят, модель процесса. Следовательно задача заключается в том, чтобы найти вид зависимостей между критериями подобия, называемых критериальными уравнениями. Составляют критерии подобия с помощью дифференциальных уравнений конвективного теплообмена, т. е. уравнений, которые дают аналитическую-зависимость меяеду параметрами, характеризующими процесс теплоотдачи в дифференциальной форме. [c.229]

Условия подобия процессов конвективного теплообмена пр№ совместном свободно-вынужденном< движении теплоносителя. Анализ условий подобия раздельно для случаев вынужденного движения и свободной конвекции был проведен выше. На практике, однако, встречаются также случаи, когда одновременно с вынужденным движением в системе под действием подъемных сил развиваются токи свободной конвекции, т. е. имеет место свободно-в шужденное течение теплоносителя. В таком более сложном случае для выполнения условий подобия процессов необходима инвариантность (одинаковость) уже не двух, а трех определяющих критериев Рейнольдса Re, Грасгофа Gr и Прандтля Рг. Соответствующее критериальное уравнение для теплоотдачи при совмест ном свободно-вынужденном движении принимает вид [c.57]

ВЫ для исследованной постановки и в определенном интервале изменения остальных критериев. Однако, раскрывая частный характер общей зависимости, они в известной мере позволяют качественно судить и об ожидаемой общей критериальной связи для процессов радиационно-конвективного теплообмена в камерах сгорания. Проведенный анализ критериальной системы дает также возможность использовать метод физического элиминирования более строго и обоснованно при аналогичных исследоваииях для других диаиазонов изменения критериев подобия радиационно-конвективного теплообмена в движущейся горящей среде. [c.423]

ПЕКЛЕ ЧИСЛО — безразмерное число, являющееся подобия критерием для процессов конвективного теплообмена. Названо по имени Ж. К. Пекле (J. С. Pe -let). П.ч. Ре = Ца = ppv/(V )> — характерный линейный размер поверхности теплообмена, v — скорость потока жидкости относительно поверхности теплообмена, а — коэф. темнературопроводности, Ср — теплоемкость при пост, давлении, р — плотность и коэф. теплопроводности жидкости или газа. Число Ре характеризует отношение между конвективным и молекулярным процессами переноса теплоты в потоке жидкости пли газа. При малых значениях Ре преобладает молекулярная теплопроводность, при больших — конвективный перенос теплоты. П. ч. связано с Рейнольдса числом fie и Прандтля числом Рг соотношением Ре = = fiePr. [c.552]

При изучении конвективного теплообмена наибольший практический интерес представляет опред еление коэ( х шциеита теплоотдачи а, который входит только в критерий Nu. Поэтому уравнение конвективного теплообмена penjaeT n относительно этого числа. Теория подобия позволяет в обш,ем виде установить критериальные зависимости, достаточно полно характеризующие процесс конвективного теплообмена. Обобщенное уравнение конвективного теплообмена имеет вид [c.86]

Теоретической предпосылкой для теплового моделированин является наличие соответствующего математического описания исследуемого явления в виде системы уравнений и условий однозначности, Согласно третьей теореме подобия М. В. Кирпичева, явление в модели будет подобно исходному явлению, если оба они подчиняются одинаковым по физическому содержанию и форме дифференциальным уравнениям и одинаковым яо физическому содержанию и форме записи уравиениям, определяющим условия однозначности. Применительно к процессам конвективного теплообмена это означает, что рассматриваемые явления протекают в геометрически подобных системах, имеют подобное распределеняе скорости и температуры во входных сечениях геометрических системах, подобное распределение полей физических параметров в потоке жидкости. Кроме того, одноименные, определяющие критерии подобия для явления-модель и явления-образец должны быть численно одинаковыми. Перечисленные условия подобия являются необходимыми и достаточными. Практически точно удается осуществить не все перечисленные требования при моделировании явлений. Геометрическое подобие модели и образца и подобное распределение скоростей во входном сечении может быть выполнено относительно просто. Подобное распределение температуры в жидкости при входе в модель выполняется также достаточно легко, если задается постоянное распределение температуры м скорости при входе в модель. Наоборот, осуществление подобного распределения температуры в жидкости у поверхности нагрева в модели и образце является весьма трудной задачей, хотя и возможно путем применения различных способов обогрева поверхности. Для расчета средств обогрева поверхности нагрева необходимо выбрать перепад между температурами поверхности нагрева и омывающей ее жидкостью в модели. При развитом турбулентном движении указанный температурный перепад непосредственно в критерий подобия не входит. Поэтому опыты можно производить и при таком значении температурного напора, которое обеспечивает необходимую точность его измерения. [c.311]

Табл. 2 содержит наиболее общие из зависимых критериев подобия процессов теплопередачи, однако некоторые, обычно используемые при рассмотрении конвективного теплообмена критерии здесь все же отсутствуют. Система таких критериев должна состоять не только из некоторых критериев табл. 1 и 2, но и из отношений физических свойств, определяемых конкретными особенностями задач исследования. Отметим также, что поскольку радиация и конвекция, как правило, действуют параллельно, то можно путем сложения двух критериев арИ к и aJll получить число Нуссельта кроме того, критерий aJ lpw p не является числом Стентона в общепринятой форме, но может быть к ней приведен. [c.24]

Анализ системы дифференциальных уравнений, описывающих процесс конвективного теплообмена методом теории подобия, приводит к следующему общему виду критериальной зависимости критерия подобия Ми, содержащего коэффициент а (неопределяющий критерий), от других критериев подобия, содержащих все основные параметры, от которых зависит коэффициент к (определяющие критерии) [c.15]

Таким образом, основная ценность выведенных выше неинтегриру-емых дифференциальных уравнений процесса конвективного теплообмена состоит в том, что они позволяют установить критерии подобия для описываемых ими явлений. В качестве примера найдем критерии подобия из дифференциального уравнения теплопроводности Фурье (14.6) [c.237]

Большинство существующих зависимостей, устанавливающих связь между процессами теплообмена и гидравлическим сопротивлением потоку движущейся жидкости, выражены в безразмерных критериях подобия с соответствующими коэффициентами и показателями степени. Одно из них — уравнение Диттуса—Белтера, характеризующее интенсивность процесса конвективного теплообмена при турбулентном режиме течения потока в гладких круглых трубах, имеет следующий вид [c.100]

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]

Как частные случаи из безразмерной системы уравнений сложного теплообмена вытекают инвариантные системы критериев и условия подобия для процессов гидродинамики, теплопроводности, радиационного и конвективного теплообмена, а также радиационно-кондук-тивного теплообмена и радиационного теплообмена в движущейся, но петеплопроводной среде. [c.354]

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]

Для дальнейшего изложения вопросов конвективного теплообмена необходимо располагать совокупностью соответствующих безразмерных комплексов, из которых можно было бы выбирать необходимые критерии подобия применительно к той или иной конкретной постановке задачи. С этой целью нужно, как было сделано при выводе уравнения (3-6), представить в относительных долях все те существенные для процесса первоначальные величины, которым могут быть сопоставлены естественные по условиям задачи масштабы. Затем дифференциальные уравнения надлежит преобразовать к безразмерному виду, в результате чего первоначальные размерные величины сгруппируются в определенные комплексы. [c.92]

Критерий Прандтля, содержащий только теплофизические параметры жидкости, характеризует влияние физических свойств среды на конвективный теплообмен и являетея мерой подобия полей температур и скоростей. Кинематическая вязкость v существенно влияет на характер поля скоростей, а температуропроводность а — на процесс теплообмена. [c.84]

При нагреве за счет теплопроводности обычно используют критерий Фурье при соответствующих краевых условиях нагрева. При конвективном нагреве рассчитывают коэффициент теплоотдачи, определяющий процесс теплообмена на границе твердой и жидкой фаз среды с помощью специальных критериев (Нуссельта, связывающего коэффициенты теплоотдачи и теплопроводности с размерами изделия Грасгоффа, определяющего подъемную силу жидкой фазы при конвективной теплопередаче Пекле, связывающего отношение скоростей движения жидкой среды с коэффициентом теплопроводности Рейнольдса, устанавливающего гидродинамическое подобие при тепловом процессе Прандтля, связывающего кинематическую вязкость с коэффициентом теплопроводности). [c.241]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...