ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Влияние излучения на граничные условия при свободной конвекции из "Современные проблемы теплообмена" Как было показано Сперроу и Греггом [Л. 34], уравнения (82) —(85) при 1=0 представляют собой автомодельные решения для свободной конвекции при от(сутствии излучения. [c.171] Первый член, как и ранее, выражает результат действия чистой свободной конвекции яри отсутствии излучения. [c.172] Для подтверждения полученных аналитических результатов было проведено экспериментальное исследование теплоотдачи в условиях свободной конвекции на вертикальной плоской пластине при постоянном тепловом потоке на поверхности. Естественная конвекция была выбрана потому, что для проведения исследования теплоотдачи в этом случае требуется гораздо меньшее количество оборудования, чем в случае вынужденной конвекции. С другой стороны, как это следует из теоретического анализа, влияние излучения на граничные условия, при конвекции оказывается значительно меньшим в случае естественной конвекции. Следовательно, преимушества, связанные с простотой эксперимента, в какой-то степени снижаются за счет трудностей, в031ни-кающих при изучении. малых эффектов. [c.175] В качестве непоглощающей жидкости было решено использовать в опытах комнатный воздух кроме того, опыты проводились при умеренных перепадах температур, пр,и которых справедлива линеаризация, граничных условий для излучения. [c.175] Поэтому, для того чтобы получить опытные v j 2 данные в широком интервале изменения , было решено изменять относительную излучающую способность поверхности. [c.175] Установка для изучения теплообмена при совместном действии излучения и свободной конвекции. [c.175] Температура поверхности измерялась медь-константановыми термопарами, расположенными по вертикали вдоль центральной части опытной пластины и приваренными к внутренней поверхности этой пластины, как показано на рис. 17. Были приварены также дополнительные термопары на опытной и охранной пластинах для проверки градиентов температур в горизонтальном и поперечном направлениях. Электродвижущая сила термопар измерялась автоматическим потенциометром К-3 фирмы Leeds и Northrup. [c.176] На рис. 16 приведены экспериментальные данные, полученные в интервале изменения числа Грасгофа от 1,6 10 до 1,3-10 . Сплошные линии на рис. 18 представляют собой предельные теоретические решения для малых и больших значений [уравнения (92) и (102)]. Пунктирная прямая линия на этой фигуре означает линейную интерполяцию между двумя предельными решениями. Можно видеть, что полученные данные хорошо согласуются с теоретическими кривыми, причем максимальное отклонение составляет 8%. [c.177] Ср—удельная теплоемкость при постоянном давлении. е—яТ —излучательная способность абсолютно черного тела. [c.177] Я —плотность падающего на поверхность излучения. [c.177] Теплообмен при катализе на поверхности раздела газ—твердое тело. В 1817 г. Деви [Л. 15] открыл, что если нагретую докрасна металлическую проволоку погрузить в горячую смесь, содержащую, например, каменноугольный газ и воздух, проволока может продолжать светиться, даже если через смесь не проходит факел пламени и несмотря на потерю тепла с поверхности проволоки излучением. [c.180] Явление, открытое Деви, в настоящее время хорошо понято оно представляет собой химическую реакцию, происходящую на поверхности раздела газ—твердое тело, т. е. гетерогенную реакцию. Данный процесс имеет важное промышленное значение, он встречается в каталитических реакторах химической промышленности, например, для синтеза аммиака, в некоторых типах печей и на наружной обшивке космических кораблей, движущихся с высокими скоростями через наружные слои атмосферы. [c.180] Теплообмен при химической реакции в газовой фазе. В большинстве случаев химическая реакция имеет место на достаточном расстоянии от поверхности раздела, так что газы внутри пограничного слоя химически инертны тогда интенсивность теплообмена может быть вычислена обычными методами. Однако даже в наиболее ранний период современной науки существовало ясное представление о том, что химические реакции могут иметь место и внутри области пограничного слоя. Как свидетельство этого, можно указать на работу Роберта Гука [Л. 27], рассматривавшего горение масла, которое испаряется с фитиля. [c.180] Такие гомогенные реакции привлекли внимание исследователей в самое последнее время вследствие их важности при горении жидких и твердых топлив в двигателях и печах и в связи с их протеканием в пограничных слоях на наружной поверхности высокоскоростных космических кораблей, в частности, если они охлаждаются испарением или абляцией . [c.180] Термодинамические условия реакции таковы, что равновесная смесь при температурах выше 120 ° С, содержит преимущественно N02, а при температурах ниже 0°С — преимущественно N204. Необычная теплопроводность является следствием того, что молекулы N02 диффундируют из высокотемпературных к низкотемпературным областям, где они рекомбинируют, освобождая соответствующую теплоту реакции. Здесь также реакция является гомогенной (хотя также важным может быть катализ на проволоке, например, в случае теплопроводящей ячейки) Ч То же самое имеет место в некоторых упомянутых выше практических случаях, а также, как новый пример, в потоке газа вблизи стенки сопла ракетного двигателя. Масса газа, протекающего через сопло, может находиться в диссоциированном состоянии, но высокоэнергетические радикалы, диффундируя к стенке сопла, вероятно, рекомбинируют до того, как они ее достигнут. [c.181] Задача. В настоящей статье внимание сосредоточено на количественной стороне описанных выше процессов. Нашу задачу можно точно определйть с помощью рис. 1, на котором показан элемент поверхности раздела между газом и граничащей фазой в дальнейшем это может быть твердая стенка ракетного сопла, центральной проволоки теплопроводящей ячейки, каталитического зерна в химическом реакторе и т. д. [c.181] В непосредственной близости снизу и сверху поверхности раздела проведены две контрольные поверхности L и 5 первая лежит внутри граничащей (т. е. твердой фазы), вторая —в газовой фазе. Это те поверхности, через которые надо будет определить потоки тепла и массы, представляющие собой (ккал/м ч) —тепловой поток, проходящий через поверхность Ь в направлении, указанном стрелкой (ккал1м Х X ч) — соответствующий тепловой поток, проходящий через поверхность 5, и произвольное число массовых потоков, таких как m j,s (кг м1м ч), массовый поток химической компоненты поперек поверхности 5 в направлении стрелки. [c.181] Конечно, здесь выбрано произвольно однако оно представляет собой тепловой поток, который наиболее легко вычислить и который имеет наибольшее значение для проектировщика. Часто значение не представляет интереса, в то время как д м и д га г легко вычисляются, если только известно д ь. [c.182] Вернуться к основной статье