ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Тепло- и массоперенос при ламинарном течении в круглой трубе из "Химическая гидродинамика" Многие процессы конвективного массо- и теплопереноса в химической, нефтехимической, газовой, атомной и других отраслях промышленности осуществляются в трубах (водо-, газо- и нефтепроводы, теплообменники и др.). [c.122] Начиная с классических работ Гретца и Нуссельта [232, 266], задачи о распределении температуры жидкости, движущейся по трубе, при различных предположениях о типе течения, форме трубы, виде граничных условий, величинах чисел Некле и ряде упрощений рассматривались многими авторами (см., например, [7, 93, 129, 150, 164, 197, 209, 223, 245, 255, 298]). В данном разделе будут описаны наиболее важные результаты в этой области. [c.122] Труба с постоянной температурой на стенке. Рассмотрим ламинарное стабилизированное течение жидкости в круглой трубе радиуса а с пуазейлевским профилем скорости (см. разд. 1.5). Введем цилиндрическую систему координат Л, г, где ось направлена по оси потока. Считаем, что на поверхности трубы при О поддерживается постоянная температура Т2. Входной участок будем моделировать областью г О, где температура на стенке трубы тоже постоянна, но принимает другое значение, равное Т . [c.122] Область применения формул (3.5.4) — (3.5.6) ограничена значениями 2 с Ре ,. Указанное ограничение согласно оценке [100] практически всегда выполняется в аналогичной задаче диффузионного пограничного слоя. [c.123] Далее ограничимся исследованием области г 0. [c.125] Вспомогательная функция / = f[g, А), с помощью которой вычисляются коэффициенты (3.5.13), получается из формулы (3.5.14) после опускания индексов то. [c.125] Изучим асимптотическое поведение собственных значений А и коэффициентов в некоторых предельных случаях. [c.125] Здесь 1 — (Т) — температурный напор, равный разности между температурой стенки и средней температурой жидкости. [c.127] Расчеты по формуле (3.5.24) показывают, что при больших числах Пекле всю длину обогреваемой (охлаждаемой) трубы условно можно подразделить на два участка. Па первом участке происходит формирование профиля температуры, где распределение температуры по радиусу, изменяется по длине от первоначального значения (при 2 = 0) до некоторого предельного — fois)- Число Nu в этой области вблизи входного сечения убывает степенным образом Nu и 2jj., где jj описывается выражением (3.5.5). Па втором участке распределение избыточной температуры ST = 1 — Т по радиусу не меняется по длине (хотя абсолютные значения температуры изменяются), а число Nu сохраняет постоянное значение, равное 3,66. Первый участок называется термическим начальным участком, а второй — участком стабилизированного теплообмена. [c.128] Труба с постоянным тепловым потоком на стенке. Исследуем теперь случай, когда на поверхности круглой трубы при Z 0 задан постоянный тепловой поток q = х[дТ/dTZ).j = onst, где х — коэффициент теплопроводности жидкости. Входной участок будем моделировать областью Z О, где поверхность трубы теплоизолирована, а температура при Z —оо стремится к постоянному значению, равному Т . [c.128] Коэффициенты разложений и определяются из условий неразрывности температуры и ее производной в сечении г = 0 (3.5.12). [c.130] Вернуться к основной статье