Ламинарный конвективный теплообмен

ЛАМИНАРНЫЙ КОНВЕКТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕН [c.107]

Если речь идет о конвективном теплообмене, естественно и обращение к уравнениям конвективного переноса и, в частности, как это сделали авторы [63, 89], к аналогии с. теплоотдачей пластины при ламинарном пограничном слое, что приводит к выражению [c.91]

Теплообмен путем соприкосновения между поверхностью твердого тела и жидкостью или газом, обтекающим это тело, называется теплоотдачей, или конвективным теплообменом. Конвективный теплообмен — это совместный процесс передачи теплоты конвекцией и теплопроводностью. Дело в том, что течение жидкости или газа в непосредственной близости от стенки всегда носит ламинарный характер. А через ламинарный пограничный слой теплота передается только путем теплопроводности, а в остальной части потока — конвекцией. [c.90]

Конвективный теплообмен — в общем случае процесс переноса тенла в жидкой или газообразной среде с неоднородным распределением скорости, температуры и концентрации, осуществляемый совместным действием двух механизмов перемещением макроскопических частей среды и тепловым движением микрочастиц. Первый из этих механизмов называется конвективным переносом, тогда как второй — молекулярным. В свою очередь применительно к теплообмену последний механизм подразделяется на теплопроводность и диффузию. Влияние конвективного переноса на теплообмен проявляется в зависимости от величины и направления скорости течения среды, от профиля скорости в потоке и от режима течения (ламинарного или турбулентного). Влияние молекулярного переноса на теплообмен проявляется в зависимости от состава и термодинамических и переносных свойств компонент газового потока. В технических приложениях иногда производят дальнейшее дифференцирование терминов и используют понятия теплоотдача и теплопередача . Под теплоотдачей подразумевают теплообмен между твердым телом и омывающей его жидкой или газообразной средой, теплопередачей — теплообмен между жидкими или газообразными средами, разделенными твердой стенкой. [c.370]

Граничное условие четвертого рода с ответствует теплообмену поверхности тела с окружающей средой (конвективный теплообмен тела с жидкостью) -йли теплообмену соприкасающихся твердых тел, когда температура соприкасающихся тел одинакова. При обтекании твердого тела потоком жидкости (или газа) передача теплоты от жидкости (газа) к поверхности тела в непосредственной близости к поверхности тела (ламинарный пограничный слой или ламинарный подслой) происходит по закону теплопроводности (молекулярный перенос теплоты), т. е. имеет место теплообмен, соответствующий граничному условию четвертого рода [c.98]

Простейшей формой учета влияния излучения на конвективный теплообмен является введение граничного условия, соответствующего отдаче тепла обтекаемой поверхностью по закону Стефана — Больцмана. Одной из первых работ этого направления в предположении, что набегающая среда абсолютно прозрачная, является решение И. А. Кибеля [5], в котором исследовано влияние излучения на температуру торможения пластины, двигающейся в ламинарном потоке с большими числами Маха. [c.133]

Как показывает теория конвективно-теплопроводного переноса тепла в ламинарном потоке, температурное поле формируется по мере перемещения жидкости по длине трубы. Следовательно, и конвективный теплообмен потока находится в зависимости от длины трубы. Учитывая, что и скоростное поле в поперечном сечении потока изменяется по длине трубы, можно полагать, что в качестве определяющего размера целесообразно выбирать длину трубы I, вводя дополнительный критерий Hd. [c.336]

Взаимное влияние тепло- и массообмена при нагреве заметно проявляется и во внешнем теплообмене изделия со средой, так как выделяющиеся из пор газообразные продукты турбулизируют ламинарный пограничный слой газа, интенсифицируя конвективный теплообмен. Однако в определенных условиях (в случае незначительной роли конвективного и большой роли лучистого теплообмена) выделяющиеся пары могут замедлить нагрев (уменьшить значения критерия Био), что, например, наблюдается при нагреве в закрытой муфельной электрической печи цилиндрических образцов из каолинов и глины [5], [6]. [c.709]

Конвективный теплообмен при турбулентном движении больше, чем при ламинарном вследствие большей интенсивности молярного теплопереноса и переноса теплоты теплопроводностью. Процессы конвективного теплообмена между газовой или жидкостной средой и твердыми телами происходят в так называемом пограничном (прилегаемом) слое среды. Существуют понятия гидродинамического и теплового пограничного слоя. [c.13]

Большое значение в технике приобрели процессы теплообмена в движущихся средах. Как известно, течение любой жидкости или газа может быть разделено иа принципиально различные области ламинарного и турбулентного течения. Теплообмен при ламинарном и турбулентном течениях имеет различный Характер. Теплообмен в движущейся среде (жидкость или газ) представляет собой конвективный теплообмен, или. короче, конвекцию. При этом перенос тепла осуществляется путем перемещения объемов жидкости или газа, а следовательно, этот вид теплообмена неразрывно связан с переносом самой среды. Обычно при технических расчетах теплообмен между потоком жидкости, газа и поверхностью твердого тела называют конвективной теплоотдачей. Различают свободную (гравитационную) и вынужденную конвекции. [c.8]

Конвективный теплообмен в значительной степени зависит от природы и режима движения жидкости. При ламинарном режиме течения (см. п. 2.3) отсутствует перемешивание отдельных слоев жидкости. Вследствие этого передача тепла от слоя к слою жидкости происходит только за счет теплопроводности. При турбулентном течении пульсации скорости вызывают перенос частиц жидкости в направлении,перпендикулярном к направлению течения и к стенке вместе с частицами жидкости благодаря перемешиванию слоев переносится и теплота. В результате интенсивность теплообмена [c.58]

Из рассмотрения факторов, влияющих на процесс теплоотдачи, видно, насколько сложно определить количество теплоты, переданной при конвективном теплообмене. Поскольку интенсивность процесса теплоотдачи в основном определяется наличием и толщиной ламинарного пограничного слоя, через который теплота передается лишь путем теплопроводности, для решения указанной задачи можно было бы воспользоваться законом Фурье, написав его в виде следующего уравнения [c.227]

В соответствии с [69] возрастание коэффициентов теплообмена при псевдоожижении слоя частиц диаметром 0,126 мм в диапазоне давлений до 8,1 МПа связано с улучшением структуры слоя у теплообменной поверхности, так как теплообмен происходит в ламинарной области (Re 21), и, естественно, вклад конвективной со- [c.108]

При ламинарном режиме течения жидкости теплота передается теплопроводностью по нормали к общему направлению движения потока. Конвективная составляющая теплоотдачи будет больше или меньше в соответствии с распределением скоростей по сечению потока. При значительной разности температур в потоке возникает, как следствие, разность плотностей. На вынужденное движение накладывается свободное движение, турбулизирующее поток, и теплообмен интенсифицируется. Влияние свободной конвекции заметно при Gr Рг > 8 10. [c.133]

Теплоотдача при ламинарном режиме. При ламинарном течении перенос тепла от одного слоя жидкости к другому в направлении нормали к стенке осуществляется путем теплопроводности. В то же время каждый слой имеет в общем случае различную скорость продольного движения. Поэтому наряду с поперечным переносом тепла путем теплопроводности происходит также конвективный перенос тепла в продольном направлении. Вследствие этого теплообмен при ламинарном режиме течения зависит от гидродинамической картины движения. [c.76]

Определенные особенности имеет расчет трения и теплообмена на шероховатой поверхности. Шероховатость поверхности может ускорить переход к турбулентному режиму течения и привести к увеличению поверхностного трения и интенсификации конвективного теплообмена. В переходной области теплообмен также усиливается. При анализе трения, введя так называемую песочную шероховатость, удалось исключить из рассмотрения форму элементов шероховатости. Отношение высоты эквивалентной песочной шероховатости к толщине ламинарного подслоя является параметром, характеризующим степень ее влияния на величину трения. Если высота шероховатости меньше толщины подслоя, она не влияет на трение. В этом случае поверхность считается гладкой. Когда высота шероховатости значительно превышает толщину ламинарного подслоя, определяющим становится сопротивление формы шероховатости при этом перестает зависеть от числа Re и определяется только высотой шероховатости. В промежуточной области зависит как от высоты шероховатости /г, так и от Re. С увеличением местного числа Маха влияние шероховатости на трение уменьшается. [c.50]

Формула (4-8) получена в предположении, что паровая пленка имеет ламинарный характер движения, а конвективный и лучистый теплообмен в ней отсутствует. Однако она в ряде случаев приводит к значительным расхождениям с данными опыта, даже если исключается влияние конвективного и лучистого переноса тепла в пленке. [c.231]

V) + Рг При отсутствии лучистой составляющей при теплообмене газа с ограждающей поверхностью (Л =0) соотношение (3.33) переходит в зависимость для определения безразмерного коэффициента конвективной теплоотдачи для ламинарной естественной конвекции [c.69]

Коэффициент теплопередачи соприкосновением а,, зависит ют многих факторов, что вызывает значительные трудности в его пределении. Так, например, известно, что характер движения среды может быть ламинарным или турбулентным. При ламинарном потоке теплопередача от среды к стенке незначительна н осуществляется в основном теплопроводностью. При турбулентном движении теплообмен между средой и стенкой (или наоборот) происходит интенсивнее, чем при ламинарном движении. Перенос тепла осуществляется конвективным путем благодаря вихревому движению среды. Но у стенки всегда имеется пограничный слой, в котором сохранятся ламинарное движение. Толщина этого слоя зависит от средней скорости потока и по мере его увеличения уменьшается. [c.31]

Во всех случаях конвективного теплообмена в непосредственной близости к поверхности теплоотдачи существует ламинарный подслой, в котором передача тепла осуществляется за счет теплопроводности. При малых проекциях градиента давления на перпендикуляр к теплообменной поверхности градиент относительной плотности будет равен по величине градиенту относительной температуры, но противоположен по направлению. [c.22]

Для области ламинарного режима 10 < (GrPr) o < 10 при свободном движении жидкости вдоль вертикальной поверхности (трубы, пластины) конвективный теплообмен подчиняется следующей зависимости [c.353]

Д. Кох [4-37] численно решил задачу ламинарной пленочной конденсации при р=0, т. е. для случая продольного обтекания паром плоской пластины. Учитывались как конвективный теплообмен в пленке, так и силы инерции. Прочие условия соответствовали ранее рассмотренной задаче. Расчеты проведены для значений (pж iш/pп Aп)° равных 10, 100 и 500 значения Ргж составляли 0,003 0,008 0,03 1 10 100 соответственно интервал изменения комплекса КРгж был достаточно велик. [c.95]

Первый член в правой части (7.24) представляет собой локальное число Нуссельта для ламинарного пограничного слоя на плоской пластине при постоянном тепловом потоке на стенке. Второй член учитывает в первом приближении влияние излучения на граничной поверхности на конвективный теплообмен. Сесс [4] показал, что в таком приближении мало пользы из-за медленной сходимости ряда. [c.258]

Теплоотдача представляет собой чрезвычайно сложный процесс, в связи с чем она является функцией большого числа различных факторов, к которым можно отнести характер конвекции X, т. е. свободная или вынужденная конвекция режим течения жидкости Р, т. е. имеет место параллельно-струйчатое движение теплоносителя без перемешивания (ламинарное течение) или в теплоносителе наблюдаются вихри, перемещающие жидкость не только в направлении движения, но и в поперечном направлении (турбулентное течение) скорость движения теплоносителя ш направление теплового потока (нагревание или охлажденпе) Н коэффициент теплопроводности Я, теплоемкость Ср, плотность о, вязкость ц, т. е. физические свойства теплоносителя температуру теплоносителя и поверхности стенки / и их разность А/, называемую температурным напором поверхность стенки Г, омываемую теплоносителем форму стенки Ф ее размеры 1-1, 4, /з, и другие факторы. Таким образом, конвективный теплообмен неразрывно связан с большим числом различных факторов [c.280]

Конвективный теплообмен в услсви ях переходного режима течения теплопосителя в кан але подчиняется иной закономерности, чем в условиях устойчивого ламинарного ил,и турбулентного режимов течения. [c.184]

При продольном обтекании пластины ламинарным потоком конвективный теплообмен можно рассчитать, пользуясь формулами теоретического решения задачи (глава X). Необходимо, однако, иметь в виду, что эти формулы не учитывают изменения физических параметров с температурой. Критическое число eкpит 5-10 , отвечающее обтеканию пластины потоком изотермической среды, в условиях неизотермической среды оказывается меньшим (яа5-10 ). Поэтому применение теоретических формул для расчета конвективного теплообмена пластин ограничено небольшой разностью температур (Гсо—Гст) и критическим числом/ е рит < 5 10. [c.333]

Я н г Ван-цзу, Конвективный теплообмен при вынужденном ламинарном течении лшдкости в трубах в случае переменной вязкости, Теплопередача (русский перевод Trans. ASME, Ser. С), 1962, № 4, стр. 95—105. [c.399]

Ш. Петухов Б. С. и Чжан Чжен-юн, Теплообмен в гидродинамическом, начальном участке круглой трубы при ламинарном течении жидкости. Тепло- и массо-перенос, т. 1, Конвективный теплообмен в однофазной среде, изд-во Наука и техника , Минск, 1965. [c.402]

Один из наиболее изученных ныне способов интенсификации теплообмена в охлаждающем тракте — применение искусственной шероховатости поверхности тракта. Физические основы этого метода следующие. Известно, что в конвективном теплообмене между стенкой и охлаждающим компонентом (так же как и между ПС и стенкой) участвует лишь тонкий слой потока -пограничный слой. Причем, интенсивность теплообмена в значительной степени зависит от характера движения в пограничном слое. При ламинарном пограничном слое перенос теплоты осуществляется главным образом теплопроводностью и теплообмен существенно менее интенсивен, чем при турбулетном по-граничном слое, в котором теплота йереносится более мощным механизмом — турбулентным обменом. Однако хотя в турбулетном пограничном слое теплоперенос и усиливается, он все же сильно ограничивается образованием непосредственно на стенке ламинарного подслоя, в котором теплота передается более слабым механизмом — теплопроводностью. [c.82]

При наличии химических реакций в пограничном слое необходимо учитывать дополнительное выделение и поглощение тепла внутри слоя. В этих случаях кроме совокупности уравнений пограничного слоя нужно рассматривать уравнения, определяющие условия протекания химических реакций. Рассматривая движение смеси газов в целом, нужно иметь в виду, что физические параметры смеси р, fi, %, D, Ср будут зависеть от состава, давления и температуры смеси. Определение этих параметров (особенно характеризующих переносные свойства газовых смесей) связано с некоторыми предположениями, которые делаются заданием потенциалов взаимодействия при столкновении частиц различных типов. Ряд предположений приходится делать при задании кннетики химических реакций. ГТоэтому расчеты (даже в случае ламинарного режима течения в пограничном слое) должны обязательно сопоставляться с экспериментальными данными. Кроме того, при высоких температурах появляется еще выделение и поглощение тепла путем излучения. Влияние излучения в воздухе растет при увеличении температуры и особенно существенно при скоростях полета более 10 км/с. Во многих случаях влияние излучения иа конвективный теплообмен невелико, при этом лучистый и конвективный потоки могут рассчитываться независимо. В главе весь анализ приводится для ламинарного пограничного слоя, одиако полученные выводы могут использоваться и для расчета турбулентного пограничного слоя. [c.176]

Одним из факторов, влияющих на конвективный теплообмен, является состояние поверхности. В ряде практически интересных случаев поверхность, участвующая в конвективном теплообмене, не является абсолютно гладкой. Появление икроховатости может быть следствием механической обработки поверхности, коррозии материала, отложения солей, разрушения поверхности под действием высокотемператур1юго газового потока. В настоящей главе рассматривается влияние на теплообмен шероховатости, равномерно распределенной по поверхности. Рассмотрим вначале влияние шероховатости на переход ламинарной формы течения в турбулентную. При вынужденном движении среды переход ламинарного течения в турбулентное определяется величиной критерия Рейнольдса, который характеризует соотношение в рассматриваемом потоке сил инерции и трения. Если величина критерия Ке мала, то это означает, что малы силы инерции по сравнению с силами трения, возникающие в пограничном слое возмущения гасятся силами трения и течение в нем остается ламинарным. [c.371]

При турбулентном режиме движения жидкости возникает интенсивное перемешивание, увеличивающее конвективный теплообмен. Теплота передается теплопроводностью только в тонком ламинарном подслое, а затем в ядро потока за счет турбулентной дк ффузии. При увеличении средней скорости движения интенсивность турбулентного перемешивания растет, что ведет к уменьшению толщины пограничного слоя, уменьшению термического сог ротивления и интенсификации теплообмена. [c.497]

К сожалению, в [197] не дано полное качественное разъяснение физической стороны явления. К числу жестких следует отнести допущение о пренебрежении осевой составляющей скорости. Для расчета профиля температуры необходимо знать характер распределения окружной скорости, который зависит не только от термодинамических параметров потока газа на входе в камеру энергоразделения вихревой трубы, но и от ее геометрии, а также от давления среды, в которую происходит истечение. Остановимся менее подробно на теоретических концепциях Шепе-ра [255] и А.И. Гуляева [59—61], рассматривавших процесс энергоразделения как результат обмена энергией в противоточном теплообменнике класса труба в трубе. Сохранив в принципе основные идеи представителей третьей фуппы гипотез, Шепер рассматривал ламинарный теплообмен. А.И. Гуляев, сохранив основные моменты физической картины Шепера, заменил лишь конвективно-пленочный коэффициент теплопередачи турбулентным обменом. Эти рассуждения не выдерживают критики по первому критерию оправдания, так как предполагают фадиент статической температуры, направленный от оси к периферии, что противоречит экспериментальным данным [34—40, 112, 116]. Однако опыты Шепера [255] и А.И. Гуляева [59-61] позволили сделать некоторые достаточно важные обобщения по макроструктуре потоков в камерах энергоразделения вихревых труб [c.167]

Лабунцов Д. А. О влиянии конвективного переноса тепла и сил инерции на теплообмен при ламинарном течении конденсатной пленки.— Теплоэнергетика , 1956, № 12, с. 47—50. О влиянии на теплоотдачу при пленочной конденсации пара зависимости физических параметров конденсата от температуры.— Теплоэнергетика , 1957, № 2, с. 49—51. Теплоотдача при пленочной конденсации чистых паров на вертикальных поверхностях и горизонтальных трубах.— Теплоэнергетика , 1957, № 7, с. 72—80. [c.338]

ЛабунцовД. А. О влиянии конвективного переноса тепла и сил инерции на теплообмен при ламинарном течении кон-денсатной пленки. Теплоэнергетика , 1956, № 12. [c.209]

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]

Обобш,еняые уравнения, полученные на основании обработки экспериментальных данных, широко распространены в литературе по теплообмену. Такие уравнения получены для ламинарного и турбулентного течения в каналах самой разнообразной формы в различных диапазонах изменения числа Прандтля. Настоящая книга посвящена в основном рассмотрению аналитических решений задач конвективного тепло- и массообмена. Глубокое понимание этих решений, по нашему мнению, является надежной основой правильного и разумного примене- [c.225]

Прп герметичной воздушной прослойке (серия I) теплообмен в исследуемой зоне окна развивается в условиях свободной конвекции. Развитие пограничных слоев на наружной поверхности (7) и поверхностях межстекольного пространства (2 и 3) имеет ламинарный характер, а на внутренней поверхности 4 — турбулентный вихревой характер, у этой поверхности, кроме того, повышена интенсивность конвективного теплообмена. Порядок величин и характер изменения коэффициентов соответствуют характеру конвективного теплообмена и согласуются с имеющимися данными других исследований и литературных источников. [c.109]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...