Тепловые явления и теплопередача в ТВС

Увеличение числа основных единиц измерения может быть полезным только в том случае, если из дополнительных физических соображений ясно, что физические постоянные, возникающие при введении новых основных единиц измерения, несущественны. Например, если рассматривается явление, в котором имеют место механические и тепловые процессы, то для измерения количества тепла и механической энергии можно ввести две различные единицы измерения — калорию и джоуль, но при этом необходимо ввести в рассмотрение размерную постоянную А — механический эквивалент тепла. Допустим, что рассматривается явление теплопередачи в движущейся несжимаемой идеальной жидкости. В этом случае не происходит превращения тепловой энергии в механическую или обратную, и поэтому тепловые и механические процессы будут протекать независимо от значения механического эквивалента тепла. Если бы имелась возможность менять величину механического эквивалента тепла, то это никак не сказалось бы на значениях характерных величин. Следовательно, в рассматриваемом случае постоянная А не войдет в физические соотношения и увеличение числа основных единиц измерения позволит получить с помощью теории размерности дополнительные данные. [c.159]

По поводу упрош,ения задачи при наличии малых значений числа М нужно еще заметить следующее. В механике газов условие М< 1 считают обусловливающим практическую неизменяемость плотности газа в поле течения. Это вполне основательно, поскольку рассматриваются адиабатные процессы. Изменения давления и температуры в таких процессах имеют только механическое происхождение и при М<1 оказываются настолько слабыми, что не способны заметно влиять на плотность газа — газ становится как бы несжимаемым и ведет себя точно так же, как и подходящая жидкость с постоянной плотностью. Если, однако, из области механики перейти в область явлений теплопередачи, где течение газов изучается в условиях теплообмена с окружающей средой, то неизменяемость плотности уже нельзя полагать автоматическим следствием малости значений М. При наличии теплообмена можно произвольным образом менять температуру газа, а вместе с нею и плотность, независимо от существующего давления и условия, что М< 1. Плотность газа можно считать постоянной, если только одновременно с условием М< 1 в поле течения действуют незначительные разности температур. Более того, в некоторых случаях выполнение этих двух предпосылок недостаточно для сведения задачи к варианту абсолютно несжимаемой жидкости. Так, при свободной конвекции, возбуждаемой обычными отопительными приборами, разности температур и величины скоростей могут быть ничтожными, однако все развитие явления целиком вызывается тепловым расширением среды, [c.89]

На основании опытных данных некоторых исследований строится модель механизма теплопередачи, гидродинамических и тепловых явлений, связанных с ним. Сделана попытка математического описания схемы первого приближения. Из системы уравнений выводится совокупность безразмер ных переменных, на основании которой строятся обобщенные безразмерные равенства для расчета величин, характеризующих процесс. Рассмотрены уравнения для определения величины гидравлического сопротивления при поверхностном кипении в зоне глубоких недогревов. Расчетные величины сопротивления сопоставлены с опытными данными. [c.6]

Тепловые явления, происходящие при электромеханической обработке, связаны с выделением теплоты вследствие прохождения электрического тока, трения инструмента об обрабатываемую деталь и деформированием металла в поверхностном слое, а также с теплообменом между инструментом и поверхностным слоем и теплопередачей в окружающую среду и вовнутрь металла. Чтобы дать оценку происходящим явлениям теплообразования, будем учитывать только главные факторы и пренебрежем влиянием менее важных и второстепенных. [c.6]

Понятие динамического подобия подразумевает подобие динамического поведения жидкостей. Для описания подобия явлений теплопередачи может быть использовано понятие теплового подобия. Условия теплового подобия получаются путем преобразования к безразмерной форме уравнения энергии подобно тому, как это было сделано выше с уравнениями движения жидкости. Таким путем находятся безразмерные комплексы, свойственные задачам о теплообмене, такие как числа Прандтля и Нуссельта [Л. 4]Ч [c.169]

Хотя в течение многих лет экспериментальное исследование пограничного слоя проводилось при малых числах М. развитие последующих работ идет в направлении исследования течений с большими дозвуковыми и сверхзвуковыми скоростями [5], причем тщательно изучается теплопередача. При малых числах М в пограничном слое тепловые потоки не существенны и экспериментальные исследования в основном сводятся к измерению трения, при этом нет особой необходимости пользоваться кинетической теорией. В сверхзвуковом потоке тепловые явления уже существенны. Движение в пограничном слое при больших числах М представляет особый интерес для молекулярной физики, так как при этом происходит превращение энергии массового движения молекул в энергию беспорядочного движения при постоянном давлении. [c.180]

Явление теплопередачи между твердым телом и жидкой или газообразной текущей средой представляет собой проблему механики потоков. В этом явлении на механическое течение налагается тепловой поток, и в общем случае оба эти потока влияют один на другой Для того чтобы найти распределение температуры, необходимо связать гидродинамические уравнения движения с уравнением теплопроводности. Из чисто наглядных соображений понятно, что распределение температуры около нагретого тела, обтекаемого жидкостью, часто должно обладать особенностями, характерными для пограничного слоя. В самом деле, вообразим тело, помещенное в поток жидкости и нагреваемое так, что его температура остается все время выше температуры жидкости. Если скорость течения более или менее велика, то очевидно, что повышением температуры, вызываемое нагретым телом, будет распространяться только на тонкий слой в непосредственной близости от тела и на узкий след позади тела (см. рис. 4.2). Преобладающая часть процесса выравнивания температур между нагретым телом и более холодной окружающей средой будет происходить в тонком слое в непосредственной близости от тела. Этот слой, по аналогии с пограничным слоем течения, называется температурным или тепловым пограничным слоем. Очевидно, что в процессе такого выравнивания температур гидродинамические явления и явления теплопроводности оказывают друг на друга сильное влияние. [c.254]

Сложность тепловых расчетов заключается в определении критерия В1, так как в него входит коэффициент теплопередачи а, который изменяется в процессе нагрева (охлаждения). Аналитическое его решение затруднительно, так как в нем заключен эффект суммарного действия двух разнородных физических явлений теплопередачи излучением и теплопередачи конвекцией. [c.111]

В предыдущих параграфах были даны формулы, позволяющие определить тепловую мощность в любом слое проводника. Очевидно, что по мере выделения тепла температура слоя будет нарастать. Но нарастание температур будет неодинаковым. В слоях металла, лежащих ближе к поверхности проводника, температура будет нарастать быстрее, нежели в слоях, расположенных более глубоко., Появится какой-то градиент температур, в резуль ате чего начнется передача тепла от поверхностных слоев тела в глубь его. Это явление теплопередачи будет иметь место даже при самых малых временах нагрева. [c.34]

Зная. количественные соотношения для теплоотдачи и теплопроводности, можно вывести зависимость для комплексного явления — теплопередачи (рис. 2-5). Пусть и 2— средние температуры жидкостей, движущихся вдоль однослойной стенки. Напишем плотности тепловых потоков (при стационарном режиме). [c.47]

В 20-е годы развитие учения о теплообмене в СССР возглавил академик М. В. Кирпичев, школа которого заложила основы теории подобия и ее приложения к вопросам теплопередачи. Советскими учеными были разработаны оригинальные и эффективные способы расчета процесса теплопроводности с помощью теории регулярного режима и метода элементарных балансов были предложены расчет конвективного теплообмена по методу теплового пограничного слоя, расчеты теплопередачи при кипении жидкостей и конденсации паров, расчеты различных случаев теплопередачи и, в частности, теплоотдачи перегретого пара при высоких давлениях, расчеты взаимной облученности тел в задачах радиационного теплообмена. Были разработаны также оригинальные методы экспериментального изучения процессов теплоотдачи и теплопроводности различных жидкостей, газов и водяного пара, определены их коэффициенты теплопроводности при высоких давлениях и температурах, составлены таблицы водяного пара и других рабочих веществ и разработаны нормы теплового расчета паровых котлов. Были разработаны также вопросы нестационарной теплопроводности, исследованы явления теплопередачи в двигателях внутреннего сгорания и теплообмена при изменении агрегатного состояния теплоносителя. [c.8]

ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ И ТЕПЛОПЕРЕДАЧА В ТВС [c.186]

Тонкая игла перед тупым телом. Такая игла, вызывая отрыв потока, способствует снижению сопротивления и теплопередачи при больших сверхзвуковых скоростях. Рассмотрим механизм этого явления. Отсоединенный почти прямой скачок уплотнения перед затупленным телом (рис. 1.12.4,а) может изменить свою форму, если перед таким телом установить тонкую иглу (рис. 1.12.4,6). Поток может оторваться на игле и образовать область течения клинообразного или конусообразного типа (в зависимости от того, является ли тело плоским или цилиндрическим). Под влиянием такого отрывного течения изменится форма головного скачка уплотнения от почти прямого до косого, что обусловит снижение лобового сопротивления и теплопередачи в точке полного торможения затупленной поверхности. Однако в контактной области скачка и поверхности иглы могут возникать высокие местные тепловые потоки, что несколько снижает эффективность использования иглы. [c.106]

Теплопередача — это учение о процессах переноса теплоты в пространстве от одного тела к другому. Теплообмен между телами — сложное явление, и осуществляется тремя простейшими, принципиально отличными друг от друга, способами теплопроводностью, конвекцией и тепловым излучением. [c.89]

Таким образом, для данного случая можно установить следующее правило плотность теплового потока численно равна частному от деления разности температур поверхностей стенки па термическое сопротивление теплопроводности между этими поверхностями. В дальнейшем это правило будет распространено и на явления теплоотдачи и теплопередачи. [c.215]

Исследования показывают, что теплопередача является сложным процессом. При изучении этот процесс расчленяют на простые явления. Различают три элементарных способа переноса тепла теплопроводность, конвекцию и тепловое излучение. [c.5]

В зависимости от принятой схемы расчета значение Q может быть отнесено к единице длины, единице поверхности или единице объема. При этом его размерность, а также размерность коэф- фициента теплопередачи соответственно изменяются. Физическая сторона сложного процесса теплопередачи всецело определяется явлениями теплопроводности, конвекции и теплового излучения, а коэффициент теплопередачи является лишь количественной, чисто расчетной характеристикой процесса. Взаимная связь между коэффициентами теплопередачи, с одной стороны, и коэффициентами теплопроводности и теплоотдачи — с другой, зависит от формы стенки, отделяющей горячую жидкость от холодной эта связь рассматривается ниже. [c.182]

Узлы трения являются диссипативными системами. При внешнем трении рассеивание суммы кинетической и потенциальной энергии системы с частичным переходом в тепловую происходит в тонких слоях сопряженных тел. В нижележащих слоях температура увеличивается в результате теплопередачи и вследствие рассеяния механической энергии волн напряжений. На характер изменения температуры в поверхностных слоях пластмассовых подшипников можно эффективно влиять, подбирая соответствующий смазочный материал и регулируя интенсивность смазки. Проявление гистерезисных явлений в пластмассах значительно сильнее, чем в металлах, поэтому интенсивность и глубина температурных полей в полимерных телах трущихся пар определяется внешними силовыми условиями, преимущественно нагрузкой и скоростью относительного скольжения. Способность пластмасс поглощать механическую энергию влечет за собой быстрый рост температуры и тем самым отрицательно влияет на работоспособность подшипника — Прим. ред. [c.231]

Первые работы Михаила Викторовича посвящены исследованию физических явлений в технических устройствах. Таковы, например, О сопротивлении водопроводных клапанов (1908), Исследование движения газов по дымоходам (1913), Опыты со струйным конденсатором (1914) и др. Начиная с двадцатых годов М. В. Кирпичев ведет систематические исследования процессов теплообмена в различных элементах энергетических установок с целью повышения эффективности их работы. Уже в первом исследовании в этом направлении О теплопередаче в паровых котлах (1924) содержатся идеи, развитие которых привело в дальнейшем к созданию теории и техники теплового моделирования. Первые итоги работы в этом направлении были проанализированы и обобщены М. В. Кирпичевым совместно с М. А. Михеевым в монографии Моделирование тепловых устройств , вышедшей в 1935 году. Эта прекрасная книга, к сожалению, не переиздавалась и уже давно стала библиографической редкостью. [c.5]

Невский А. С., Применение теории подобия к анализу явлений излучения в печах и топках, сб. Теплопередача и тепловое моделирование , Изд-во АН СССР, 1959. [c.389]

При составлении таблиц обязателен переход к безразмерной форме математической модели процесса теплопередачи. Преимущества безразмерной формы математической модели процесса теплопередачи очевидны, так как [Л. 38] решение уравнений, представленных в безразмерной форме менее трудоемко, чем решение тех же уравнений в размерном виде, поскольку число переменных сокращается. По этой же причине объем расчетной работы по безразмерным решениям будет минимальным. Использование безразмерной формы записи дифференциальных уравнений и краевых условий позволяет обобщить явления различной физической природы, поскольку для большой группы взаимосвязанных явлений переноса системы дифференциальных уравнений оказываются тождественными, а физический смысл соответствующих безразмерных коэффициентов аналогичным. Следовательно, создается возможность не только научно обосновать моделирование нестационарных взаимосвязанных процессов, но и путем моделирования исследовать, отрабатывать сложные процессы, составлять таблицы, графики и т. д. Нестационарный тепловой режим твердого тела представляет несомненный интерес для конструктора, занимающегося проектированием тепловых машин и теплообменных устройств различного назначения. В связи с отмеченным рассмотрим тепловой режим твердого тела в условиях несимметричного нагревания для граничных условий третьего рода. [c.153]

Рассмотрим вначале вариант явления миграционной теплопередачи при расходной миграции теплоносителя (левая часть рис. 6). Здесь так же, как и в явлении миграционной деформации, процесс в зоне воздействия миграции можно рассматривать состоящим из двух процессов процесса отпадения элемента от рабочего тела и процесса выталкивания элемента из рабочей полости. В момент отпадения от тела элемент имеет удельную внутреннюю энергию, равную удельной внутренней энергии действующих элементов, и, следовательно, тепловая энергия, отведенная от рабочего тела только посредством выноса из рабочей полости элемента весом dVo, будет определяться соотношением [c.25]

Теплопередача представляет собой совокупность явлений, тесно связанных с весьма сложными гидродинамическими и газодинамическими процессами, которые пока еще не изучены настолько, насколько это необходимо для достаточно полного практического использования. В настоящее время многие расчеты теплопередачи базируются на искусственном введении коэффициента теплообмена а, при помощи которого условно суммируется ряд явлений теплового контакта двух сред. В приближенных инженерных расчетах средняя величина этого коэффициента имеет рещающее значение, поскольку в какой-то мере учитывается интегральный эффект этого контакта. [c.160]

В.месте с тем в рассматриваемых автором контактных задачах теплопередачи через изоляционный слой в теплопроводные среды [1-3] переход к граничным условиям 3-го рода является корректным, так как в общем выражении для теплового сопротивления слагаемое ничтожно мало по сравнению с тепловым сопротивлением изоляции. При этом в стационарных задачах граничные условия определяются через хорошо известное значение коэффициента теплопередачи, а в нестационарных формулируются при помощи обобщенных коэффициентов теплопередачи, отражающих нестационарный характер рассматриваемых явлений. [c.160]

Напоминаю, что до 20-х годов теплотехнические исследования ограничивались испытаниями агрегатов с целью определения их эксплуатационных характеристик и сдачи агрегатов заказчику. Моп ности агрегатов были малыми, а экономичность низкой. Новые агрегаты строились мало отличными от находившихся в эксплуатации, вследствие чего проблемы теплотехники резко не выступали, так сказать, вуалировались. Представления о физике явлений в тепловых агрегатах были узкими и по существу охватывались только рамками термодинамики в узком смысле и балансными соотношениями горения. Начав изучение тепловых процессов в деталях, Михаил Викторович показал, что в работе тепловых агрегатов весьма большую роль играют характер движения газов и жидкостей, компоновка отдельных узлов, условия теплопередачи конвекцией, излучением и теплопроводностью. Полученные Михаилом Викторовичем и его учениками количественные закономерности были положены затем в основу тепловых и гидравлических расчетов тепловых аппаратов. Тем самым, было обеспечено научно-обоснованное проектирование и сравнительно легкое освоение в эксплуатации современных мощных паровых котлов и других тепловых аппаратов в начальный период грандиозного по масштабам развития теплоэнергетики в конце 20-х и начале 30-х годов. [c.250]

В этом уравнении коэффициент теплопередачи (К) является расчетной характеристикой процесса и всецело определяется явлениями конвекции, теплопроводности и теплового излучения. [c.177]

В уравнении (6.1) коэффициент теплопередачи (К) является расчетной характеристикой процесса и всецело определяется явлениями конвекции, теплопроводности и теплового излучения. Из уравнения теплопередачи ясно, что количество теплоты, переданное через заданную поверхность нагрева, тем больше, чем больше коэффициент теплопередачи и разность температур продуктов сгорания и нагреваемой жидкости. Очевидно, что поверхности нагрева, расположенные в непосредственной близости от топочной камеры, работают при большей разности температуры продуктов [c.69]

Характеристика активного тепловыделения — основа теплового процесса, конечным полезным результатом которого является индикаторная работа цикла. Количество и динамика подвода тепла к рабочему телу, описываемые характеристикой активного тепловыделения, определяют основные показатели и параметры рабочего цикла.С другой стороны, характеристика активного тепловыделения представляет конечное проявление сгорания и теплопередачи.Образно выражаясь, характеристика активного тепловыделения является как бы мостом, связывающим сгорание как физико-химическое явление с его термодинамическим отражением в рабочем цикле двигателя. Отсюда вытекает необходимость исследования тепловыделения с двух сторон. Во-первых, исследуются связи между сгоранием и тепловыделением, во-вторых,— между тепловыделением и параметрами индикаторного процесса. [c.38]

Продолжается изучение тепловых явлений. От термоскопа Галилея переходят к спиртовым и ртутным термометрам немца Фаренгейта (1714), француза Реомюра (1730) и шведа Цельсия (1742). Постепенно разделяются понятия сила тепла и количество тепла силу измеряют температурой, а количество — произведением разности температур на теплоемкость и на количество нагреваемого вещества. Новое понятие теплоемкость выражает количество тепла, необходимого для нагрева единицы вещества на один градус. Определяется теплоемкость многих твердых и жидких тел. Начинают поль-зопаться уравнением теплового баланса — частным случаем пока не установленного закона сохранения энергии. Разрабатываются основы теплопередачи. К закону Нью- [c.102]

Как видно из вышеизложенного, в случае нестационарной теплопередачи возможно получить аналитические решения лишь для простейших случаев, неспособных удовлетворить запросы практики. Гораздо больше возможностей для расчета представляют случаи правильно повторяющихся (периодических) тепловых воздействий. На практике с такими воздействиями нередко приходится иметь дело таково меняющееся в течение суток солнечное облучение зданий, меняющаяся теплоподача местных печей или центрального отопления при перерывах в топке, неравномерная в течение суток эксплуатация помещений и т. д. Предполагается, что изменения повторяются периодически (например, ежесуточно), многократно, и тепловые явления, таким образом, приобрели установившийся характер. Здесь существует некоторая аналогия со стационарным тепловым состоянием, и потому рассматриваемые явления иногда называют квазистационарными (как бы стационарными). Сопротивление, оказываемое материалом или ограждением переходу тепла такого рода, называется теплоустойчивостью материала или ограждения. [c.142]

Процесс воспламенения рабочей смеси двигателя электрической искрой рассматривается до настоящего времени в рамках тепловой и ионизационной теорий. Согласно первой теории причиной воспламенения смеси является локальное тепловыделение, согласно второй — создаваемая электроразрядом сильная ионизация газа и высокая местная концентрация активных частиц. Вследствие подобия явлений теплопередачи и диффузии активных частиц оба пути дают сходные математические решения и в принципе не противоречат один другому. [c.209]

В СССР исследованием явлений теплопередачи, опреде лением величин коэффициентов теплоотдачи и моделирова нием тепловых устройств занимаются Энергетический инсти тут Академии наук имени Г. М. Кржижановского, Всесоюз ный теплотехнический институт имени Ф. Э. Дзержинского Центральный котлотурбинный институт имени И. И. Ползу-нова и ряд других институтов и организаций. [c.104]

Впоследствии это граничное сопротивление исследовалось рядом авторов, а Гор-тер, Таконис и др. [121] и Халатников [122] предложили соответствующие теоретические интерпретации. Первые авторы предположили, что это явление, по-видимому, происходит в самой жидкости в непосредственной близости от твердой стенки. Они оценили разность температур жидкости в направлении, перпендикулярном твердой поверхности, которую надо поддерживать для того, чтобы скорость перехода сверхтекучей компоненты в нормальную соответствовала полному тепловому потоку. Объяснение Халатникова основано на том, что это контактное сопротивление должно наблюдаться на границах любых тел и оно становится особенно заметным в Не II вследствие его большой теплоироводпости. По Халатникову, передача тепла от металла к жидкости происходит посредством излучения звуковых волн, и как выше, так и ниже 0,6° К коэффициент теплопередачи должен быть пропорционален Т . [c.848]

Физическая сторона сложного процесса теплопередачи всецело определяется явлениями теплопроводности, конвекции и теплового излучения, а коэффициент теплопередачи является лишь количественной, чисто расчетной характеристикой процесса. Взаимная связь между коэ(]эфициентами теплопередачи, с одной стороны, и коэффициентами теплопроводности и теплоотдачи — с другой, зависит от формы стенки, отделяющей горячую жидкость от холодной эта связь рассматривается ниже. [c.196]

То же самое можно сказать и о теплопередаче излучением. В технической физике рассматривается тот или иной процесс при определенных встречающихся в технике краевых условиях, и при этом возможная связь этого процесса с процессами в окружающей среде заменяется теми или иными краевыми условиями, обычно относительно простыми, с тем, чтобы облегчить получение точных решений. Различные физические теории могут дать непосредственно ответы на поставленные вопросы печестроения, если в рассматриваемом явлении представлены в чистом виде или преимущественном значении процессы, относящиеся к данной отрасли физики. Например, в электрических нагревательных печах не происходит горения и можно пренебречь движением газов. В этом случае простое применение теории теплового излу- [c.11]

В наших последуюидих исследованиях, опубликованных в 1951, 1961 и 1966 гг,, было продолжено развитие общей термодинамической теории процессов с миграцией теплоносителя. В результате этих исследований установлено, что процессы превращения тепла в работу с миграцией теплоносителя (при переменной массе рабочего тела) сопровождаются совокупностью трех взан-мосвяза1П1ых явлений (явлений тепловой миграции) явления миграционной деформации, явления миграционной теплопередачи н явления квазиконтактной теплопередачи. [c.13]

Н11Я тепловой миграции, выражающие природу воздействия миграции теплоносителя и качественно несводимые к явлениям теплового контакта и контурной деформации. Как видно из излагаемого ниже физического анализа, такие особые явления действительно существуют как совокупность трех взаимосвязанных и одновременно качественно обособленных явлений явления миграционной деформации явления миграционной теплопередачи явления квазиконтактиой теплопередачи. [c.20]

Под явлением миграционной теплопередачи понимаем ту часть тепловой миграции, которая проявляется в переиосе энергии в рабочую полость или из рабочей полости мигрирующими элементами с соответствующим включением этой энергии во внутреннюю энергию рабочего тела в случае приходной миграции или отделения ее от внутренней энергии рабочего тела в случае расходной миграции. [c.25]

Из рнс. 11-4 следует, что представленные характеристики хорошо аппроксимируются уравнением второго порядка, причем большая постоянная времени в этом уравнении приближенно равна т. е, постоянной времени, которая определяется тепловой емкостью протекающей по трубе жидкости и общим коэффициентом теплопередачи. На высоких частотах можно ожидать проявления эффекта резонанса, так как при увеличении расхода коэффпц11епт теплоотдачи резко меняется вдоль всего теплообменника. Таким образом, возмущение, приложенное к теплообменнику, оказывается распределенным вдоль его длины. Наблюдаемое при этом явление резонанса аналогично явлению резопаиса в пароводяных теплообменниках (см. рис. 11-2 и 11-3). [c.302]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...