Теплообмен на шероховатой поверхности

При малом вдуве теплообмен на шероховатой поверхности вдвое больше, [c.468]

Рис. 9-20. Теплообмен на шероховатой поверхности при наличии га

Второе издание учебника (первое издание вышло в 1975 г.) существенно переработано и дополнено. При изложении материала учебника проведена ориентация на самостоятельную работу студентов с книгой, что потребовало более подробного изложения ряда вопросов и рассмотрения практических примеров, использования численных методов при решении задач тепломассообмена. Во все главы добавлены новейшие данные. Введен новый раздел по радиационно-конвективному теплообмену в высокотемпературных газовых потоках, заново перестроены разделы по теплообмену на шероховатой поверхности, методы тепловой защиты летательных аппаратов и их элементов, тепловые режимы космических аппаратов. [c.3]

ТЕПЛООБМЕН НА ШЕРОХОВАТОЙ ПОВЕРХНОСТИ И В ОТРЫВНЫХ ЗОНАХ [c.371]

ТЕПЛООБМЕН НА ШЕРОХОВАТОЙ ПОВЕРХНОСТИ [c.371]

Рассмотрим далее теплообмен на шероховатой поверхности в области переходного режима. Ранее отмечалось, что переходный режим течения находится в диапазоне значений Ке от 100 до 530. При Кец = 100. .. 530 постепенно увеличивается влияние шероховатости на сопротивление и теплообмен. Измерение скорости в пограничном слое, образующе,мся на шероховатой поверхности, показало, что для фиксированного значения безразмерный профиль скорости одинаков при различных значениях X. Аналогичная картина наблюдается и при исследовании теплообмена, С увеличением Кед теплообмен интенсифицируется, при этом среднее значение коэффициента теплоотдачи возрастает. [c.376]

На рис. 9.20 показаны опытные данные Э. П. Волчкова и В. Я. Левченко [14] по теплообмену на шероховатой поверхности при наличии газовой завесы, обработанные аналогичным образом. Как видно из графика рис. 9.20, введение равновесной температуры позволяет обобщить опыты по теплообмену и на шероховатой поверхности. Следует отметить, что при отсутствии газовой завесы на 17 259 [c.259]

Рис. 9.20. Теплообмен на шероховатой поверхности при наличии газовой завесы

Интенсивность теплоотдачи практически не зависит от формы и размеров теплоотдающей поверхности. Значительное влияние на теплообмен оказывают шероховатость поверхности, ее материал, смачиваемость, количество адсорбированных газов и др Влияние всех этих факторов проявляется в основном за счет изменения числа центров парообразования. [c.216]

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]

Опыты показывают, что теплоотдача в шероховатых трубах по сравнению с гладкими дополнительно зависит от формы неровностей поверхности и концентрации бугорков шероховатости. Как показывают расчеты, теплоотдача на шероховатой поверхности выше, чем на гладкой. Это связано с увеличением интенсивности турбулентного переноса теплоты в пристенной области. В связи с указанным теплообмен в дымовой трубе с шероховатыми стенками может характеризоваться [69] уравнением [c.116]

Результаты исследования теплообмена и сопротивления на шероховатой поверхности указывают на те мероприятия, осуществление которых дает возможность получить увеличение теплообмена при наименьшем возрастании сопротивления. Такая задача возникает, например, при разработке экономичных теплообменных аппаратов. [c.377]

Влияние шероховатости поверхности нагрева. Исследование влияния шероховатости поверхности медной трубы и медной пластины на теплообмен при кипении Ф-11, описанное в [20, 21], проводилось при р = 1.3 бар (< =30° С) с поверхностями разной шероховатости и при / р=0.15 с температурами кипения 22.8—57.5° С. На основании анализа установлено, что характер кривых а=/ (q) при разных качественно один и тот же при одинаковых р и q большим соответствуют большие коэффициенты теплоотдачи, причем [c.214]

Шасси <для очищающих устройств теплообменных аппаратов F 28 G 15/02 для подъемных кранов В 66 С 9/10-9/12 поплавковые аэростатов или дирижаблей В 64 В 1/68 транспортных средств В 62 D 21/(00-20)) Шатуны (как детали машин) [F 16 <С 7/00-7/08 соединения (с коленчатым валом С 9/00-9/06 с поршнями J 1/14)) изготовление В 21 D 53/84 в локомотивах В 61 С 17/10 из пластических материалов В 29 L 31 06] Шахтные печи F 27 В 1/00-1/28 Швейные иглы, изготовление В 21 G 1/00 Швеллеры, изготовление прокаткой В 21 В 1/08-1/14 Шеверы В 23 F 19/06 Шевронные зубчатые передачи F 16 Н 1/16 3/06 Шероховатость [измерение с использованием G 01 В ((комбинированных 21/30 механических 5/28 оптических 11/30 электрических и магнитных 7/34) средств текучей среды 13/22) получение шероховатости поверхности В 05 D 5/02] Шестеренчатые [F 16 двигатели в гидравлических передачах вращения Н 39/36 (см. также роторные двигатели) насосы (см. также роторные насосы) в гидравлических муфтах D 31/04) расходомеры GO F 3/10] Шиберы <см. также задвижки, заслонки воздушные в системах вентиляции и кондиционирования F 24 F 13/(10-16) в топках F 23 L 3/00, 11/00-13/10) Шилья (для перфорирования В 26 F 1/32-1/36 для шитья, изготовление В 21 G 1/02) Шины (транспортных средств) В 60 [балансирные устройства для них В 11/08 бескамерные С 5/12-5/18 боковины покрышек С 13/00 колеса транспортных средств с эластичными шинами В 17/02 монтаж, демонтаж и ремонт С 25/(00-20) надувные оболочки С накачивание S 5/04 насосы для накачивания, установленные на транспортных средствах С 23/(10-14) отличающиеся (материалом С 1/00 формой поперечного сечения С 3/00) пневматические С 5/00-5/18 ремонт С 21/(00-14). 25/(00-20)] [c.212]

В предыдущих разделах мы рассмотрели теорию теплообмена при турбулентном течении в гладких трубах. При анализе гидравлического сопротивления отмечалось, что шероховатость поверхности при турбулентном течении обусловливает повышение числа Нуссельта, тогда как при ламинарном течении влиянием ее на теплоотдачу можно пренебречь. В настоящее время разработана достаточно полная полуэмпирическая теория гидравлического сопротивления при турбулентном течении в шероховатых трубах. Соответствующая задача теплообмена намного сложнее, и, несмотря на то, что ей уделяется большое внимание, полная теория теплообмена при турбулентном течении в шероховатых трубах пока отсутствует. Однако для того, чтобы определить пределы применимости решений для гладких труб, мы обсудим влияние шероховатости на теплообмен качественно и приведем некоторые экспериментальные результаты. [c.238]

Определенное значение имеет вопрос о влиянии шероховатости поверхности на теплообмен. [c.235]

Импульсивная теория теплопередачи, развитая с успехом для обтекания пластинки, основана на связи между теплообменом и сопротивлением трения. Между тем у всех тел, за исключением только очень узких, весьма значительную долю сопротивления составляет сопротивление давления (стр. 242), которое, очевидно, непосредственно никак не связано с теплообменом. Косвенно это сопротивление может вызвать повышение теплообмена благодаря вызываемому им увеличению завихренности потока позади его места отрыва от поверхности тела. Аналогичные соображения имеют место и для шероховатых поверхностей, которые также обладают сопротивлением давления. Теплообмен для таких поверхностей значительно выше, чем для гладких поверхностей, при условии, что их сопротивление больше, чем у гладких поверхностей, иными словами, при условии, что шероховатые поверхности не являются гидравлически гладкими (стр. 178). Полностью этот вопрос до сих пор не исследован. [c.542]

Материал поверхности теплообмена (стенки), по-видимому, оказывает определенное влияние на интенсивность теплообмена, однако количественные данные по этому вопросу противоречивы и еще недостаточны. Существенное влияние на теплообмен оказывают смачиваемость [Л. 20], а также шероховатость. С увеличением шероховатости стенки теплоотдача повышается, так как возрастает число центров парообразования. При развитом кипении жидкости на погруженных поверхностях теплообмена геометрические размеры, а также расположение поверхности в пространстве практически не оказывают влияния на теплоотдачу. Теплоотдача погруженных горизонтальных пучков близка к теплоотдаче одиночных цилиндров. [c.296]

Коэффициент, учитывающий влияние шероховатости поверхности труб на теплообмен, / / , о,2 [68, 69] — 1,379 при = 1 МКМ Яг= МКМ для труб промышленного изготовления [c.74]

Вероятнее всего, что при испарении с геометрической поверхности жидкость заполняет впадины шероховатости и сглаживает ее. Поэтому сравнение с чистым теплообменом следует проводить с учетом воздействия подаваемой жидкости на геометрию поверхности. [c.251]

В инженерной практике могут быть выделены две разновидности теплового контакта деталей неразъемные соединения и разъемные соединения. Многие неразъемные соединения с совершенным механическим контактом практически могут быть отнесены к идеальным контактам. Разъемные же соединения всегда имеют дискретный характер механического соприкосновения поверхностей деталей, т. е. непосредственный контакт происходит в отдельных точках (пятнах) или группах точек номинальной поверхности. Это обусловлено наличием на соприкасающихся поверхностях, как бы ни были они тщательно обработаны, неровностей в виде шероховатости, волнистости или макронеровности. В результате теплообмен в контактной зоне сопровождается равенством температур лишь в отдельных точках или группах точек касания номинальной поверхности. Поскольку теплопроводность контактирующих материалов обычно во много [c.7]

При конденсации теплообмен происходит на поверхности пленки жидкости, стекающей с поверхности теплообмена. Теплообмен между конденсирующимся паром и поверхностью теплообмена зависит от толщины пленки конденсата на поверхности теплообмена. Шероховатость поверхности теплообмена увеличивает толщину пленки и снижает эффективность теплообмена. Если движение конденсирующегося пара происходит навстречу движению пленки конденсата, то это тормозит движение пленки и увеличивает ее толщину, а следовательно, ухудшает теплообмен. [c.75]

При соприкосновении двух тел плотность их контакта зависит от состояния контактирующих поверхностей. Наибольшее влияние на теплообмен оказывают шероховатость и волнистость поверхности. Расстояние между неровностями при шероховатости превышает их высоту в десятки раз, а при волнистости — в сотни раз. При сближении двух поверхностей в контакт вступают прежде всего наиболее высокие неровности. По мере роста давления на корочку затвердевшего металла происходит деформация неровностей и в контакт подключаются новые, более низкие выступы. При этом число контактных пятен и относительная площадь фактического контакта увеличиваются. В этих условиях теплота передается от одного тела к другому прежде всего через пятна непосредственного соприкосновения. Поэтому линии теплового тока всегда стягиваются к пятнам (рис. 22, а), где происходит концентрация теплового потока. [c.22]

При течении у шероховатой поверхности теплообмен и сопротивление определяются как параметрами потока, так и параметрами шероховатой поверхности. Результаты исследования теплообмена указывают на то, что в области полного проявления шероховатости условия теплообмена не зависят от высоты выступов шероховатой поверхности. [c.377]

Основным отличием стержневых твэлов является искусственная шероховатость оболочки в виде небольших ребер с одинаковыми интервалами на поверхности, которые действуют как турбулизаторы, нарушающие вязкий подслой на теплообменной поверхности. Проведены экспериментальные исследования теплообмена в кассете из 12 стержней — имитаторов твэла с электронагревом. [c.20]

Коэффициент Не зависит в общем случае от многих факторов скорости движения, удельного веса, температуры и природы среды (вязкость, теплопроводность, теплоемкость), направления теплового потока, формы поверхности, степени шероховатости и т. п. Поэтому а находят исключительно экспериментальным путем, пользуясь законами подобия (см. ниже). Таким образом, сложный процесс теплообмена был расчленен на два составляющих процесса теплообмен соприкосновением и теплообмен излучением, которые практически удобнее записать в следующем виде [c.31]

Кипение на горизонтальном пучке гладких труб. Средине значения коэффициентов теплоотдачи при кипении хладагентов на пучке горизонтальнЕ)1Х труб больше, чем на одиночной трубе. Пузырьки пара, поднимающиеся с нижних рядов труб на верхние, интенсифицируют теплообмен на вышележащих трубах за счет турбулнзацни пограничного слоя и создания дополнительных центров парообразования. Испарители холодильных машин обычно работают при небольших плотностях теплового потока и низких температурах кипения. При таком режиме теплоотдача на пучке гладких труб в аммиачных аппаратах происходит в зонах свободной конвекции и неразвитого пузырькового кипения, а в хладоновых аппаратах — в области неразвитого и в начале развитого кипения. Влияние пучка на теплоотдачу сказывается тем меньше, чем больше шероховатость поверхности труб, давление и тепловой поток. [c.206]

Основное различие в подходах к решению задачи теплообмена при конденсации на вертикальной поверхности и в вертикальной трубе в условиях ламинарного режима течения пленки конденсата под совместным действием гравитационных сил, и касательных напряжений, возникающих на границе раздела фаз, заключается в способах определения и учета сил, действующих на пленку. Для упрощения решения, а также в связи со слабой изученностью влияния парового потока на движение пленки конденсата и теплоперенос в ней обычно пренебрегают влиянием того или иного фактора сил тяжести [6.40— 6.42], поперечного потока пара [6.43, 6.44 и др.] и т. д. Однако почти все работы по конденсации движущегося пара имеют характерный недостаток — касательные напряжения на границе раздела фаз определяются по формулам, рекомендуемым для сухих гладких или шероховатых поверхностей [6.44—6.48] и справедливым для двухфазного кольцевого течения лишь в случае чрезвычайно малой толщйны пленки, когда отсутствует волновой режим течения или амплитуда волн не превышает толщины ламинарного слоя парового потока. В остальных случаях волнового режима сопротивление трения во много раз превышает сопротивление для гладкой твердой поверхности, что должно соответствующим образом отразиться на характере течения пленки и теплопереноса в ней. Имеющиеся расчетные рекомендации по теплообмену в рассматриваемой области удовлетворительно обобщают опытные данные, по-видимому, за счет корректирующих эмпирических поправок. Поэтому естественно расхождение расчетных и опытных данных, полученных при конденсации паров веществ с иными теплофизическими свойствами и отношением Re VRe, даже при соблюдении внешних условий (Re", АГ, q,P). [c.158]

Последующие исследования [4.106—4.111] носили комплексный характер варьировались как режимные параметры, так и геометрия используемых шероховатостей. Среди них своей обстоятельностью выделяется работа японских ученых [4.106]. При изучении влияния геометрии шероховатостей па теплообмен в закризисной области авторы этой работы использовали большее разнообразие профилей шероховатостей. Исследовались участки труб с различными типами нарезок на внутренней поверхности. Были испытаны одно- и двенадцатизаходные нарезки с шагом от [c.184]

При кипении жидкости на твердой поверхности образуются часто пленки окислов. Влияние этих пленок на теплообмен проявляется различным образом. Шероховатость поверхности теплообмена увеличивается, и это ведет к увеличению количестнза действующих центров парообраггования и, следовательно, интенсивности теплоотдачи. Однако 1(аще всего кипение происходит на одной стороне металлической стенки, отделяющей кипящую жидкость от теплоносителя (например, кипящая вода в трубе парогенератора отделена от лродуктов сгорания стенкой этой трубы). Пленка окислов увеличивает термическое сопротивление теплопроводности стенки—в этом сказывается отрицательное влияние окислов. [c.309]

Соотношение (3-3-37) экстраполируется на случай чистого теплообмена гладкой поверхности, хотя поверхность пористой пластины не является гладкой. Известно [Л. 3-60], что на непроницаемой поверхности шероховатость не сказывается на сопротивлении и теплообмене, если все выступы шероховатости лежат внутри ламинарного подслоя, т. е. либо выступы должны быть малыми, либо толщина вязкого подслоя достаточно большой. В противном случае элементы шероховатости вызывают дополнительные возмущения, способствующие турбулентному переносу и интенсификации теплообмена. [c.251]

Таким образом, для модернизации подогревателей м 1зута типа ПМ целесообразно рекомендовать методы интенсификации, основанные на использовании в качестве основной (лимитирующей теплообмен) дис-кретно-шероховатую поверхность. [c.583]

На местную теплоотдачу влияют степень турбулентности, ее масштаб, число Рейнольдса п шероховатость поверхности. Влияние турбулентности в случае сверхкритического и докритического о.мываний, по дашплм [1], показано на рис. 1.2. Из этих данных в(.fтeкa т, что турбулентность набегающего потока существенно влияет на местную теп. юотдачу в невихревой области (130° > ср 0). При увеличении турбулентности до 15 % теплообмен возрастает в 1.7 раза. В кормовой части, где уровень турбулентности высок, внешняя турбулентность оказывает слабое влияние. [c.5]

Конденсация пара представляет поверхностное явление пар, соприкасаясь со стенкой, температура которой ниже температуры насыщения, конденсируется, и конденсат (жидкость) оседает на поверхности. Конденсация начинается около разного рода вкраплений в паре, возле пылинок, капелек жидкости, взвешенных кристалликов и т. п., являющихся центрами конденсации. Различают капельную и пленочную к о 1Н и е я 1С а ц и и. Капельная конденсация на блюдается а несмачивае-мой поверхности, покрытой жиром (керосином, маслом и т. п.), в этом случае конденсат выпадает в виде капелек. Если шероховатая поверхность смачивается, то конденсат образует сплошную пленку, стекающую с поверхности вниз. В большинстве теплообменных аппаратов осуществляется пленочная конденсация. [c.209]

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]

Поэтому, один из способов интенсификации теплообмена -организация искусственной турбулизации потока в охлаждающем тракте устройством в нем специальных турбулизаторов. Причем, поскольку в теплообмене участвует только пограничный слой, то турбулизация всего потока нерациональна, так как она наряду с усилением теплообмена в той же мере увеличит и гидравлическое сопротивление. Более рациональный способ интенсификации теплообмена— устройство искусственной шероховатости поверхности стенок канала, йри которой турбулизуется только пограничный слой. Искусственная шероховатость осуществляется образованием на поверхности стенки канала чередующихся невысоких выступов — бугорков, которые могут иметь различную форму (рис. 12.22). [c.82]

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]

Область III расположена от сечения, в котором температура стенки достигает температуры насыш,ения, до сечения В, в котором каким-либо методом фиксируется наличие парообразования или пара в канале. Аналитическое определение необходимого для образования пузырьков пара перегрева стенки, зависящего от свойств поверхности (шероховатости, смачиваемости, окисляе-мости, старения и др.) и степени дегазации жидкости, очень сложно, и поэтому положение точки В в значительной степени неопределенно. Следует отметить, что положение сечения канала, в котором на поверхности нагрева появляются первые пузырьки пара, с точки зрения практической существенного значения не имеет, так как многочисленные исследования показали, что область существования на поверхности нагрева одиночных пузырьков, которых сравнительно немного и которые не отрываются от поверхности, по теплообменным и гидродинамическим характеристикам практически не отличается от конвективной области. [c.69]

Другим практически интересным методом создания искусственной шероховатости является применение в качестве турбулизаторов стальной проволочной сетки. В приводимых ниже опытах Мигая для указанных целей использовалась стальная сетка с квадратной ячейкой, которая относительно дешева и широко используется в промышленности. На девятирядном шахматном пучке были испытаны три стальные сетки с разными размерами проволоки (сетка № 1 — диаметр проволоки 0.3 мм, размер ячейки 1.4x1.4 мм, № 2 — соответственно 0.8 и 6x6, № 3 — 1.0, 10x10). Пучок был набран из трубок диаметром =25 мм с шагами iS j =1.48 и 6 2=1.6. Каждая из трубок обертывалась той или иной сеткой, и отдельные проволки сетки располагались параллельно и перпендикулярно образующим. Результаты опытов показаны на рис. 1.33. Данные по теплообмену в случае применения сеток изображены усредняющими кривыми без нанесения экспериментальных точек. Число Nu для гладкого пучка совпадает с приведенными в работе [18] для пучка с такой же ориентацией. Максимальное гидравлическое сопротивление (рис. 1.34) оказалось у сетки № 1, минимальное — № 3. Сетка № 1 характеризуется еще и наиболее низким теплообменом. Как показано в [58], при интенсификации конвективного теплообмена в трубе кольцевыми вставками-турбулизаторами важное значение имеет расстояние между кольцами. Поток, оборвавшийся от препятствия, должен Прилипнуть к гладкой поверхности таким образом, полезно используются поВышенная турбулентность и условия начального участка пограничного слоя. Параметры l h I — расстояние между проволоками) и hid являются определяющими в этих явлениях. Для сеток № 1, 2, 3 параметр Uh имеет соответственно значения 4.67, 7.5, 10. Для сетки № 1 высокое сопротивление и низкий теплообмен объясняются, по-видимому, малым значением Uh. [c.44]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...