Пограничный слой гидродинамический тепловой

При течении жидкости в трубе толщина пограничного слоя вначале растет симметрично по всему периметру, как на пластине (рис. 9.4, а), до тех пор, пока слои с противоположных стенок не сольются на оси трубы. Дальше движение стабилизируется и фактически гидродинамический (аналогично и тепловой) пограничный слой заполняет все сечение трубы. В зависимости от конкретных условий пограничный слой на начальном [c.80]

Здесь Хп—кажущийся коэффициент теплопроводности в подслое дисперсного потока, который можно определить по формуле (7-46). Для потоков газовзвеси Величины бд.п и бл.т в (а) и (б) в общем случае неравны, так как соответственно являются толщинами гидродинамического и теплового пограничного подслоя. По аналогии с ламинарным пограничным слоем приближенно принимаем,что [c.186]

Области быстрых изменений скорости и температуры, в которых нельзя пренебрегать вязкостью и теплопроводностью, представляют собой узкие слои, прилегающие к твердой стенке. Их называют соответственно пограничным гидродинамическим скоростным) и пограничным тепловым слоями. В общем случае толщина скоростного и теплового пограничных слоев не одинакова. [c.366]

В качестве примера аналитического решения задачи конвективного теплообмена рассмотрим процесс теплоотдачи при продольном омывании ламинарным потоком несжимаемой жидкости плоской поверхности. Скорость и температура жидкости за пределами гидродинамического и теплового пограничного слоя постоянны и равны соответственно гшо и to [c.288]

Далее предполагаем, что необогреваемого участка плоской поверхности нет, а тепловой и гидродинамический пограничные слои развиваются одновременно. Тогда после преобразования получим [c.290]

Рис. 19.7. Гидродинамический и тепловой пограничные слои на начальном участке трубы

Расстояние от входа в трубу до сечения, где динамические пограничные слои смыкаются, называется длиной участка гидродинамической стабилизации и.т. При входе в трубу в теплообмене участвует только тонкий пристенный слой жидкости у внутренней поверхности, ядро же потока пока в теплообмене не участвует. По мере удаления от входа в трубу толщина теплового пограничного слоя увеличивается. [c.299]

С удалением от лобовой точки (х=0) количество охлаждающейся у стенки жидкости увеличивается, и толщина теплового пограничного слоя возрастает аналогично возрастанию 5г. В общем случае толщины теплового и гидродинамического слоев не равны, но часто близки друг к другу, а для газов можно считать nr Зт. [c.42]

Для теплового пограничного слоя удается упростить уравнение энергии (2.52). Полученное после упрощения уравнение называют уравнением энергии теплового пограничного слоя. Можно получить точное аналитическое решение (распределение температуры в пограничном слое) этого уравнения, если из гидродинамической задачи определено распределение скорости поперек пограничного слоя и давления вдоль пограничного слоя. Однако точное решение трудоемко и поэтому, так же как и для динамического слоя, разработаны приближенные методы решения уравнения энергии теплового пограничного слоя (подробнее см. 7.3). [c.105]

Изучение процессов движения жидкости и теплоотдачи в трубах представляет большой практический интерес, так как трубы являются элементами различных теплообменных аппаратов. Наибольшие трудности возникают при исследовании движения и теплоотдачи на начальном участке трубы. Участок в трубе, на протяжении которого поле основной переменной величины (скорости или температуры) зависит от условий на входе и на котором происходит нарастание пограничного слоя до заполнения поперечного сечения трубы, называют начальным участком. В зависимости от природы процесса переноса различают гидродинамический начальный участок и тепловой начальный уча- [c.145]

Тепловой пограничный слой. При больших скоростях движения газа (Л1 1) вдоль твердого тела на его поверхности возникают гидродинамический и тепловой пограничные слои. В указанных условиях оба слоя оказывают взаимное влияние друг на друга. [c.200]

Изучение процессов движения жидкости и теплоотдачи в трубах представляет собой большой практический интерес, так как трубы являются элементами различных теплообменных аппаратов. Наибольшие трудности возникают при исследовании движения и теплоотдачи на начальном участке трубы. Участок в трубе, на протяжении которого поле основной переменной величины (скорости или температуры) зависит от условий на входе и на котором происходит нарастание пограничного слоя до заполнения поперечного сечения трубы, называют начальным участком. В зависимости от природы процесса переноса различают гидродинамический начальный участок и тепловой начальный участок. На начальном участке может быть ламинарное и турбулентное движение жидкости во входном сечении трубы (х = 0) профиль скорости плоский (имеет прямоугольную форму). [c.293]

На рис. 27.7 [81] представлены кривые изменения локального числа Нуссельта при поперечном обтекании цилиндра в зависимости от угла ф для различных чисел Рейнольдса в условиях постоянного теплового потока по поверхности. Из рисунка видно, что число Нуссельта уменьшается, начиная от передней критической точки, достигает минимума при некотором угле ф и далее вниз по потоку резко возрастает. В передней критической точке толщина ламинарного пограничного слоя мала и поэтому локальные коэффициенты теплоотдачи и числа Нуссельта велики. По мере удаления от критической точки вниз по потоку растет толщина пограничного слоя, вместе с ней растет его тепловое сопротивление и коэффициент теплоотдачи уменьшается. В зоне отрыва пограничного слоя коэффициент теплоотдачи вновь резко возрастает. В этой области происходят весьма сложные и еще до конца не ясные явления. Здесь, видимо, происходит периодический процесс — утолщение пограничного слоя, его отрыв и унос оторвавшейся массы жидкости вниз по потоку. Этот периодический процесс непрерывно повторяется. Можно ожидать, что чем больше таких процессов происходит в единицу времени, тем интенсивнее теплоотдача, так как в момент отрыва слоя тепловое сопротивление в этой зоне значительно уменьшается. Очевидно, что применить гидродинамическую теорию теплообмена (см. гл. 24) в этой области невозможно. На интенсивность теплоотдачи в зоне отрыва влияют число Рейнольдса, форма и качество поверхности (шероховатость) обтекаемого тела, физические константы жидкости. [c.321]

Это изменение связано с формированием, на начальном участке теплового и гидродинамического пограничных слоев. [c.51]

Физическая модель процесса конвективной теплоотдачи при течении в каналах. Тепловой и гидродинамический пограничные слои. [c.171]

Течение жидкости в трубах отличается рядом особенностей. Понятия гидродинамического и теплового пограничного слоев в том смысле, в каком они были использованы для расчета теплообмена при плоском течении, сохраняют силу лишь для начального участка трубы, пока пограничные слои, утолщаясь по течению, не сомкнутся, заполняя поперечное сечение трубы. Начиная с этого момента влияние трения распространяется на все поле движения. Различают два режима движения в трубах — ламинарный и турбулентный. Критическое значение числа Рейнольдса Re p = 2300. В чисто ламинарной области течения при [c.131]

Аналогично начальному участку гидродинамической стабилизации существует начальный участок тепловой стабилизации 1 . Качественный характер деформации эпюры температур на начальном участке тепловой стабилизации показан на рис. 2.39. Коэффициент теплоотдачи на начальных участках трубы уменьшается, так как вследствие увеличения толщины пограничного слоя растет его термическое сопротивление и падает градиент температуры. При турбулентном режиме течения ламинарный пограничный слой разрушается и коэффициент теплоотдачи увеличивается, затем стабилизируется при установившемся турбулентном режиме (рис. 2.40). На участках тепловой стабилизации коэффициент теплоотдачи принимает постоянное значение. Длина участка тепловой стабилизации при постоянной температуре стенки, при постоянных физических параметрах жидкости, при ламинарном режиме движения равна = 0,055 Ре и при турбулентном режиме / т = 50 d. [c.133]

В теплогенераторах, работающих на высокотемпературных теплоносителях, циркуляция теплоносителя принудительная, а температура нагрева ниже температуры насыщения при данном давлении. Теплоносители в процессе эксплуатации подвергаются термическому разложению, которое происходит на границе теплоносителя с греющей стенкой, т. е. в пограничном слое. По этой причине у термостойких ВОТ (ДФС, ДТМ и КТ-2) на греющей стенке образуется кокс, у термически малостойких (масла АМТ-200 и ИС-40А) образуются пузырьки газообразных продуктов разложения, которые с увеличением плотности теплового потока сливаются между собой, образуя сплошную пленку. Образование на поверхности нагрева кокса или газовой пленки резко ухудшает теплообмен между ВОТ и поверхностью нагрева. Во избежание этого для всех ВОТ при турбулентном течении их в трубах максимальная температура стенки не может превышать более чем на 20 °С предельную температуру применения данного теплоносителя, так как при температуре на 30...40°С выше наступает период интенсивного разложения теплоносителя с образованием на греющей поверхности слоя кокса либо газовой пленки. В современных теплогенераторах ВОТ, радиационная поверхность нагрева которых выполнена в виде змеевика с плотной навивкой, теплопередача осуществляется через поверхность, обращенную внутрь, к вертикальной оси змеевика. Во всех гидродинамических режимах течения ВОТ наименьшие значения коэффициента теплоотдачи наблюдаются на поверхности, обращенной внутрь змеевика, а следовательно, эта область является наиболее теплонапряженной. В связи с этим предельную плотность теплового потока для теплогенератора ВОТ змеевикового типа подсчитываю по формуле [c.292]

Вся теплота, получаемая поверхностью пластины, выделяется за счет охлаждения жидкости, движущейся в пределах теплового пограничного слоя. С удалением от лобовой точки количество охлажденной у пластины жидкости увеличивается, и толщина теплового пограничного слоя возрастает аналогично возрастанию бг. В общем случае толщины теплового и гидродинамического слоев не равны, но часто достаточно близки друг к другу, особенно Б газах. [c.82]

Таким образом, все изменение температуры жидкости сосредоточивается в сравнительно тонком слое, непосредственно прилегающем к поверхности тела. В гл. 7, рассматривая теплоотдачу при обтекании плоской поверхности неограниченным потоком жидкости, мы выясним условие, при котором выполняется неравенство fe< /, где k — толщина теплового пограничного слоя. Толщины гидродинамического и теплового пограничных слоев S и fe в общем случае не совпадают — это зависит от рода жидкости и некоторых параметров процесса течения и теплообмена. Будем полагать, что они одного порядка k=0(6). Ввиду малости толщины теплового граничного слоя можно пренебречь теплопроводностью вдоль слоя по сравнению, с поперечным переносом теплоты, т. е. положить [c.142]

Рис. 4-8. Гидродинамический и тепловой пограничные слои при свободном движении.

Для простоты будем полагать, что плоская поверхность омывается потоком несжимаемой жидкости, скорость и температура которой за пределами гидродинамического и теплового пограничных слоев постоянны и равны соответственно пУо и [c.179]

Интегральные уравнения теплового и гидродинамического пограничного слоев (7-3) и (7-5) справедливы при выполнении ранее принятых условий. В более общем случае усложняются и соответствующие ему интегральные уравнения. [c.181]

Вычислим интеграл уравнения теплового потока (7-3), интегрируя в пределах теплового пограничного слоя от у = 0 до y = k. Предварительно примем, что В этом случае интегрирование в пределах от у=0 ло y = k является интегрированием в пределах и теплового, и гидродинамического слоев. [c.183]

Влияние нео бо грев аемо го начального участка. В этом случае имеет место неодновременное развитие гидродинамического и теплового пограничного слоев, что влияет на коэффициент теплоотдачи. Наличие поверхности, не участвующей в теплообмене, соот-ветствует особому случаю изменения температуры поверхности пластины по ее длине. [c.188]

Поперечный поток пара, направленный от поверхности, изменяет поля температур и скоростей, что приводит к изменению интенсивности теплоотдачи. Как было сказано ранее, теоретические работы показывай-ют, что при испарении, сублимации, вдуве вещества через пористую стенку толщина теплового и гидродинамического пограничных слоев [c.346]

Аналогичным обр ом осуществляется и тепловое взаимодействие потока с пластиной. Частицы жидкости, прилипшие к поверхности, имеют температуру, равную температуре поверхности 1с. Соприкасающиеся с этими частип.ами движу циеся слои жидкости охлаждаются, отдавая им свою теплоту. От соприкосновения с этими слоями охлаждаются следующие более удаленные от поверхности слои потока—так формируется тепловой пограничный слой, в пределах которого температура меняется от t на поверхности до в невозмущенном потоке. По аналогии с гидродинамическим пограничным слоем толщина теплового по1 раничного слоя бт принимается равной расстоянию от поверхности до точки, в которой избыточная температура жидкости отличается от избыточной температуры невозмущенного потока Ож = ж — (г на малую величину (обычно на 1 %). [c.79]

Характеристиками переноса количества движения и теплоты являются кинематическая вязкость v и температуропроводность а. Поэтому соотнощение толщин гидродинамического пограничного слоя и теплового пограничного слоя зависит только от значения числа Прандтля Рг = v/a. Очевидно, что чем больше число Рг, тем интенсивнее происходит перенос импульса движения в динамическом слое, тем больше поперечный градиент продольной составляющей скорости по сравнению с поперечным переносом теплоты. В этом случае толщина динамического слоя больше толщины теплового пограничного слоя. При малых значениях Рг тепловой слой может иметь толщину больщую, чем динамический пограничный слой. При значении Рг = 1 толщина слоев одинакова. Практически толщины слоев одинаковы лишь для газов, у которых Рг близок к единице. Значения Рг для некоторых рабочих тел [c.121]

Рис. 24, Распределение скоростных потоков в зависимости от температуры поверхности Т1 2 и температуры среды Т бт, би — пограничные слои соответственно тепловой и гидродинамический

Примем /с=idem, избыточную температуру =t—t и б о = = to—t . В ЭТОМ случае граничные условия для теплового пограничного слоя аналогичны граничным условиям для гидродинамического пограничного слоя [c.290]

Уравнение подобия (19.10) получено аналитически в предположении, что температура плоской поверхности постоянна ( с = 13ет), значения теплофизических свойств жидкости не зависят от температуры, развитие теплового и гидродинамического пограничных слоев начинается одновременно. Как показывает теория и опытные исследования, пренебрежение отклонениями от этих исходных предпосылок может привести к значительным ошибкам. [c.291]

Такое пренебрежение влиянием вязкости и теплопроводности будет, однако, законно лишь на значительном удалении от ограничивающих поток твердых стенок. На поверхности твердой стенки скорость равняется нулю, а температура движущегося вещества равняется температуре стенки поэтому вблизи твердой стенки будет иметь место сильное изменение скорости и температуры, а значлт, содержащиеся в тех членах уравнений (7-16) и (7-17), которые учитывают влияние вязкости и теплопроводности, производные от скорости и температуры по нормали к стенке будут иметь значительную величину, а сами эти члены, несмотря на большие числа Рейнольдса, окажутся сравнимыми с другими членами уравнений и не могут быть отброшены. Области быстрых изменений скорости и температуры, в которых нельзя пренебрегать вязкостью и теплопроводностью, представляют собой узкие слои, прилегающие к стенке. Они называются соответственно пограничным гидродинамическим (скоростным) слоем и пограничным тепловым слоем. Понятие о пограничном гидродинамическом слое было впервые введено Д. И. Менделеевым и развито впоследствии Прандт-лем. В общем случае толщина скоростного и теплового пограничных слоев ие одинакова. [c.263]

Тепловой пограничный слой. Аналогично понятию гидродинамического пограничного слоя Г. Н. Кружилипым было введено понятие теплового пограничного слоя (рис. 4-7). Тепловой пограничный [c.142]

Аналогично понятиям гидродинамического и теплового пограничных слоев можно ввести понятие диффузионного пограничного слоя. В его пределах концентрация активного компонента смеси изменяется от т,-, с на поверхности раздела фаз до гпг о на внешней границе слоя (рис. 14-4). Внутри пограничного слоя справедливо условие дгп 1дуф > 0 вне диффузионного пограничного слоя и на его внешней границе выполняются условия [c.339]

Дифференциальное уравнение диффузионного пограничнйго слоя (14-28) аналогично уравнениям теплового и гидродинамического пограничного слоев (4-28), (4-30) и справедливо при идентичных условиях. Следовательно, при аналогичных условиях однозначности (решения этих уравнений должны быть одинаковы. [c.339]

В процессе теплообмена около поверхности пластины формируется тепловой пограничный слой, в пределах которого температура теплоносителя изменяется от значения, равного температуре стенки t , до температуры потока вдали от поверхности tw. (рис. 3-5). Характер распределения температуры в тепловом пограничном слое зависит от режима течения жидкости в динамическом пограничном слое. Сам характер формирования теплового слоя оказывается во многом сходным с характером развития гидродинамического пограничного слоя. Так, при ламинарном пограничном слое отношение толщины динамического бл и теплового Дл- слоев зависит только от числа Прандтля, т. е. от теплофизических свойств теплоносителя. Это значит, что зависимость Дд от скорости Wa и расстояния х сохраняется такой же, как и для динамического слоя. При значении Рг = 1 толщины слоев оказываются численно равными друг другу Дл=бд. При ламинарном Тёчений перенос [c.67]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...