МГД теплообмен при течении в каналах

Интенсивность теплоотдачи при вынужденном течении жидкости. При существенном не-догреве жидкости, подаваемой на вход равномерно обогреваемой трубы, температурный профиль стенки по длине канала имеет вид, показанный на рис 2. На начальном участке АВ теплообмен происходит по закону конвективной теплоотдачи к однофазному теплоносителю. Далее (участок ВС) следует переходная область, в которой начинается кипение и происходит вырождение влияния скорости потока на интенсивность теплоотдачи. За переходной областью находится участок развитого поверхностного кипения СО. На этом участке интенсивность теплоотдачи остается величиной постоянной, т. е. не зависит от скорости потока и температуры жидкости [20—22]. [c.86]

Представленные выше результаты касались в основном свободноконвективного течения в области, ограниченной двумя протяженными плоскими параллельными поверхностями, концы которых закрыты. С помощью такой схемы можно аппроксимировать течение в прямоугольной полости, высота или длина которой достаточно велика. Близкая задача, которая также подробно исследовалась многими авторами, — это задача о течении между двумя параллельными поверхностями, поддерживаемыми при температуре о, когда оба конца канала открыты в окружающую среду с температурой too. Такого рода схема соответствует ряду практических ситуаций, например при расчете электронной аппаратуры, печей и теплообменных устройств. При 0 > too поток входит в канал снизу и благодаря свободной конвекции поднимается вверх, как показано на рис. 14.2.4, а. Течение развивается по потоку, причем если высота канала достаточно велика по сравнению с расстоянием между стенками, то полностью развитое течение может возникнуть лишь далеко от начала. Часто вблизи поверхностей в области входа течение имеет характер пограничного слоя. Некоторые из указанных особенностей были подробно исследованы как экспериментально, так и теоретически. [c.247]

Картина течения жидкости в изогнутом канале на основе распределения линий тока показана на рис. 7.5 и 7.6. Из рисунков видно существенное различие в характере движения жидкости, к основным особенностям которого следует отнести наличие отрыва потока, зон возвратных течений, зон оттеснения потока (на участке А В перед углом 5 и на участке В "С напротив угла В) и зон присоединения потока после зон возвратных течений (на участках ВС и ДВ ). Такой характер определяет наличие составляющей скорости потока, перпендикулярной стенке канала и, соответственно, возникновение конвективной составляющей переноса тепла в поперечном направлении при теплообмене в ламинарном потоке. [c.355]

Влияние статического напора. В теплообменных матрицах, каналы которых ориентированы вертикально и теплоноситель движется либо вверх, либо вниз, статический напор столба жидкости оказывает влияние на степень устойчивости течения. При полном испарении теплоносителя и постоянном подводе тепла на единицу длины канала высота столба теплоносителя с относительно высокой плотностью и обусловливаемый им статический напор, действующий на входное сечение, прямо пропорциональны массовому расходу. Влияние этого фактора графически показано на рис. 5.22 для типичного случая системы низкого давления, в которой поток в вертикальных каналах направлен вверх. [c.112]

Неравномерность подвода тепла к параллельным каналам. Предшествующее обсуждение касалось преимущественно течений в одиночных каналах. В случае применения этих соотношений к теплообменной матрице с множеством параллельных каналов необходимо учитывать возможную разницу в подводе тепла между параллельными каналами, соединенными общими коллекторами. О влиянии такой неравномерности подвода тепла можно составить ясное представление, анализируя график на рис. 5.24, который иллюстрирует существующие условия в современном прямоточном парогенераторе, рассчитанном на давление 112 атм. Использована исходная кривая для отношения удельных объемов, равного И, т. е. для (у" — о ) и = 10 (см. рис. 5.21), когда подогрев эквивалентен 10% тепла испарения. График построен таким образом на исходной кривой с рис. 5.21 взяли точку с относительным расходом 1,0 и начали скользить вдоль кривой для 100%-ного содержания жидкости при этом на каждом расстоянии расход изменялся в число раз, равное изменению интенсивности подвода тепла относительно исходной кривой. Анализируя эти кривые, можно прийти к заключению, что при наличии неравномерности подвода тепла к каналам, работающим параллельно с одинаковыми потерями давления, статическая неустойчивость течения не должна возникать. Но некоторые каналы будут давать избыточное количество перегретого пара, в то время как другие будут подавать смесь пара и воды. Несмотря на то, что течение будет устойчивым, будет происходить перегрев стенок некоторых каналов частично ввиду повышенной температуры пара и частично ввиду более низкого местного коэффициента теплоотдачи. Поскольку избыточно перегретый пар генерируется в каналах с большим тепловым потоком, разность температур стенки канала и пара будет более высокой в горячих каналах. Два этих эффекта в совокупности могут привести к перегреву отдельных каналов до 100—150° С. [c.114]

Неудовлетворительное распределение скорости по сечению канала теплообменной матрицы часто связано с плохими условиями на входе, которые вызывают отрыв потока. Накопленный опыт позволяет рекомендовать в качестве самого эффективного способа разрешения проблем, связанных с отрывом потока, использование экспериментальных установок, позволяющих непосредственно наблюдать картину течения [1—3]. Желательно также исследовать фотографии типичных картин течения, полученные в процессе эксперимента. [c.117]

Это известное уравнение Ньютона — Фурье, которое применяется для расчета любого теплообменного аппарата. Для расчета поточных аппаратов, особенно пластинчатых, уравнение (I. 6) имеет то Существенное неудобство, что в него не входит диаметр канала и скорость движения жидкости. Однако при определении размеров теплообменного аппарата эти параметры имеют решающее значение. Они входят главными аргументами в расчетные формулы по теплоотдаче. Поверхность трубчатого аппарата состоит из пучка труб определенного диаметра и длины. Число труб в пучке зависит от производительности, а длина их от температурного режима, диаметра трубы и скорости течения жидкости. В данном случае за площадью теплообмена скрываются две важнейшие характеристики, диаметр и длина, а за массой жидкости [c.9]

Задача становится совершенно ясной, если разделить площадь теплоотдачи на две составляющие — ширину и длину канала. Ширина одного или нескольких параллельных каналов зависит от производительности и к теплообмену отношения не имеет. С теплообменом связана только длина канала. Поэтому при расчете нового теплообменного аппарата можно определить по формуле (И1. 4) потребное число параллельных каналов. Для несжимаемой жидкости в этой формуле три переменных величины, от которых зависит число каналов. Ширина канала не входит в фор--мулу длины и может выбираться произвольно. Ширина пластины связана с техникой штамповки, удобствами эксплуатации аппарата и устойчивостью противодавлению. Зазор между пластинами и скорость течения жидкости оказывают влияние на интенсивность теплоотдачи. Произвольный выбор этих величин недопустим. Поэтому первым пунктом расчета является определение длины канала по формуле (I. 12) [c.93]

В настоящее время невозможно получить указанную систему уравнений в замкнутом виде. Поэтому в анализе требуется найти такую дополнительную характеристику течения, которая в совокупности с режимными параметрами системы р, рш, д) однозначно отражала бы условия переноса в каждом фиксированном сечении канала и в то же время могла бы быть получена из эксперимента. По-видимому, в качестве такой характеристики наиболее удобна величина истинного паросодержания в потоке. К сожалению, эта величина, как и все прочие истинные характеристики двухфазного течения, до последнего времени была мало изучена и практически не применялась в расчетах по теплообмену. Там, где величина истинного объемного паросодержания использовалась в анализе теплоотдачи, результаты были обнадеживающими. Например, в работе [28] в расчетную формулу [c.87]

Теплообмен между полимером и стенкой канала отсутствует. Стенка играет роль абсолютного теплоизолятора. Режим течения адиабатический. [c.131]

Кроме того, само понятие о стационарном течении в процессе теплообмена также является до некоторой степени условным. Реально оно становится стационарным только тогда, когда теплообмен практически завершился и температуры жидкости и стенки канала [c.100]

Анализ процессов реодинамики и теплообмена при течении аналогичных сред в каналах различной формы [3] свидетельствует о том, что конвективный теплообмен между стенками каналов и текущими по ним материалами происходит в пределах начального термического участка, где профиль температуры изменяется как по высоте канала, так и по его длине. Таким образом, математической моделью процесса течения по каналам высоковязких сред является нелинейная система дифференциальных уравнений неразрывности, движения и энергии, учитывающих диссипативные тепловыделения и эффекты термического расширения. Запись уравнений такой системы для случая течения жидкости в плоском канале приведена в [4]. [c.51]

В технической литературе часто говорится, что чем больше число Не, тем интенсивнее теплообмен. Такие утверждения, видимо, высказываются по внешним признакам. Все зависит от того,за счет чего увеличивается число йе. На рис.11.7 показана зависимость а от йе при различных условиях. Кривая 1 характеризует а =/(йе) при переменной скорости течения жидкости, во постоянных с/ и V. В этом случав, действительно, чем больше число йе тем интенсивнее теплообмен. Кривая I характеризует изменение а=/(йе) с уменьшением V, но постоянных й ж иг. Ъ этом случае влияние числа Йе на а не существенно. Кривая 3 характеризует изменение (х от йе за счет увеличения диаметра канала при постоянных цг и V. В этом случав чем больше число Йе, тем ниже интенсивность теплоотдачи. [c.30]

При проектировании новых теплообменных аппаратов температурный режим задается. При этом было показано, что температурный режим не является чем-то постоянным, определяющим геометрическую форму канала. В одном и том же аппарате в течение одного дня могут осуществляться различные тепловые процессы (нагрев, охлаждение,регенерация) при различных температурных режимах. Поэтому при любом заданном температурном режиме можно искать наиболее выгодную геометрию канала. Очевидно, что возможны в принципе две формы сечения канала - цилиндрическая и прямоугольная. Однако по длине канала возможны различные геометрические варианты (сужение и расширение канала, гофрирование стенок). Если исходить из теории начального участия (кривая / на рис.П.13), то казалось бы, канал должен иметь разрывную форму. Например, труба должна состоять из коротких участков разных диаметров. Теоретически такая конструкция может быть обоснована. Согласно отмеченной кривой, при сокращении длины начального участка а стремится к бесконечности, следовательно, длина канала должна стремиться к нулю. Характер упомянутой кривой объясняют формированием толщины пограничного слоя. [c.63]

Скорость течения жидкости является решающим фактором при проектировании малогабаритных теплообменных аппаратов. Из приведенных формул по теплоотдаче видно, что чем больше скорость течения жидкости, тем выше коэффициент теплоотдачи и тем меньше поверхность теплообменного аппарата. Но с увеличением скорости увеличивается потеря напора на продвижение жидкости, поэтому часто приходится выбирать те оптимальные условия, которые позволяют получить сравнительно небольшие размеры аппарата при. минимальных энергетических затратах. При заданной производительности и заданном температурном режиме конструктор располагает только двумя переменными — скоростью течения жидкости и сечением канала. Это особенно отчетливо видно из формул ([. 7) и (I. 9). При заданной производительности несжимаемой жидкости число труб по формуле (1. 9) зависит только от й и к). При заданном температурном режиме [c.20]

Достоинства такой конструкции - большая рабочая площадь поверхности, присущая мембранам из полого волокна, простота сборки и эксплуатации. Наличие одного канала течения разделяемой жидкости снимает проблему распределения потока, что особенно важно для вязких сред. В аппарате реализуется полный противоточный равномерный теплообмен по всей поверхности, при этом можно работать при увеличенной скорости теплоносителей. Варьируя конструктивно-технологические параметры установки, можно добиться того, чтобы охлаждение смеси за счет испарения было полностью компенсировано теплообменом между камерами. [c.588]

Рис 11. Конвективный теплообмен на границе канала при одномерном МГД-течении. Расход жидкости и температура стенки постоянны (штриховая кривая — решение без учета вязкостной диссипации) [c.296]

Теплоотдача в закризисной зоне парогенерирующего канала. Закризисная зона характеризуется ухудшенным теплообменом, поскольку контакт внутренней поверхности трубы с жидкостью нарушен, т.е. здесь имеет место дисперсный режим течения капли жидкости распределены в паре. Теплота от нагретой стенки отводится в основном путем вынужденной конвекции перегретого пара. При высоких тепловых нагрузках труба может иметь недопустимо высокую температуру стенки. Однако, если, например, в топке парового котла закризисная зона окажется в области малых тепловых потоков, то работа парогенерирующей трубы будет безопасной. [c.355]

Необходимо отметить, что теплообмен между газовой взвесью и стенками канала характеризуется сепарацией частиц по размеру в поперечном сечении канала. Как правило, через 15-20 калибров от входа в трубу при турбулентном режиме течения сплошной фазы крупные частицы полидисперсной взвеси начинают двигаться в ядре потока, ближе к оси, а мелкие уходят на периферию к стенке. Следовательно, крупные частицы в теплообмене практически не участвуют, а мелкие активно гасят турбулентность, генерируемую стенкой канала. Существуют, очевидно, частицы такого размера, при котором они движутся и в ядре, и в пограничном слое, т. е. равномерно распределены по сечению канала на всей длине. [c.295]

Структура теплового и аэродинамического процессов, происходящих в каналах рассеченных теплообменных поверхностей, очень сложна и мало изучена, а ее исследование в настоящей работе не предусматривалось. Однако предельное значение параметра рассечения V йвоз будет сложной функцией геометрических параметров канала, технологии изготовления поверхностей, режима течения теплоносителя и т. д. Поэтому после проведения всех необходимых исследований отношения [c.67]

При пузырьковом режиме течения характер влияния режимных параметров на коэффициент теплоотдачи близок к случаю кипения в большом объеме. Имеется лишь различие в степени влияния каждого из параметров. Плотность теплового потока оказывает значительное воздействие на а . Показатель степени п при д примерно равен 0,4—0,6 (рис. УП-З, б). Несколько меньшее значение я, чем при кипении в большом объеме, где интенсивность теплообмена определяется в основном характеристиками поверхностного кипения, объясняется тем, что в канале значительное турбулизирующее воздействие оказывают поднимающиеся пузырьки пара, внедряющиеся в тепловой пограничный слой, а также увеличение скорости потока по причине нарастания паросодержания. Все это приводит при уменьшении экв канала к постепенному возрастанию вклада <7конв и (7исп в теплообмен. В результате влияние плотности теплового потока на ослабевает. Уменьшение показателя степени значительнее при малых плотностях теплового потока. [c.172]

При проектировании воздухоохладителей с большим коэффициентом оребрения (15—20) наружной поверхности и интенсивным теплообменом, скороморозильных плиточных и других аппаратов для обеспечения эффективной теплопередачи длину шланга, каналов, компоновку пучка труб или способ подсоединения плит по хладагенту необходимо выбирать, исходя из условий достижения перемежающегося и дисперсного режимов течения. Для многих аппаратов эти условия не выдерживаются, например в воздухоохладителях с короткими шлангами и параллельной раздачей хладагента или в скороморозильных аппаратах роторного типа марки УРМА. Каждая плита аппарата имеет длину канала для хладагента 20—23 м, поэтому только в [c.112]

Установлено, что в интервале значений 0,01 < Кп < 0,1 уравнения гидродинамики сплошной среды тоже могут быть использованы, но только Оля яОра потока. А непосредственно на стенке канала (или обтекаемого средой тела) наблюдается явление "проскальзывания" говорят о скачке скоростей (при теплообмене — о скачке температур и т.д.). При Кл > 1 пограничный слой на стенке канала (обтекаемого тела) не образуется, отраженные от стенки молекулы могут столкнуться с другими молекулами только на удалении от стенки, так что она практически не влияет на характеристики движения потока (поле скоростей и др.). Такой режим течения называется свободномолекулярным. В тех случаях, когда значение Кп заметно превышает 1 (обычно полагают — при Кп > 3), молекулярное течение рассчитывают, исходя из условия однократного столкновения молекул со стенкой канала. Что касается диапазона 0,1 < Кп < 1, то в настоящее время он изучен слабо в этой промежуточной области надо учиты- [c.257]

Консетов В.В. Доманский О.В. Трение и теплообмен на гидродинамическом начальном участке круглой трубы и плоского канала при ламинарном течении неньютоновских жидкостей // Сб. Тепло-и массообмен в неньютоновских жидкостях. М. Энергия. 1968. [c.149]

По характеру теплообмена на границе полимер — стенка все полученные решения можно разделить на две группы 1) температура стенки неизменна часть тепла, выделяющегося в результате вязкого трения, отводится через стенку граничные условия первого рода [6] 2) теплообмен между полимером и стенкой канала отсутствует стенка играет роль абсолютного геплоизоля-тора режим течения адиабатический граничные условия четвертого рода [6]. Разумеется, обе группы не существуют в действительности в чистом виде. В реальных условиях температура стенки не остается неизменной. Однако рассмотрение этих крайних случаев полезно хотя бы потому, что реальные условия всегда можно свести к одному из двух режимов. [c.172]

Коэффициент теплопередачи даже при постоянной по длине форме канала изменяется вследствие изменения теплофизичес-ких свойств теплообменных сред при неизометрическом течении [c.180]

Основные выводы, вытекающие из анализа опытных данных, сводятся к следующему. Теплообмен при трансзвуковом течении отличается весьма высокой чувствительностью по отношению к изменению числа Рейнольдса. При достаточно большом значении числа Ке величина числа Стантона является монотонно убывающей с увеличением скорости. При этом весьма быстрое уменьшение числа Стантона вблизи горловины постепенно замедляется по мере приближения к срезу сопла. Монотонное уменьшение интенсивности теплообмена по длине канала представляется вполне естественным для турбулентного пограничного слоя. Уменьшение числа Рейнольдса приводит к снижению интенсивности теплообмена в горловине и появлению участка, на котором значение числа Стантона увеличивается с ростом скорости. Что же касается кривых с резко выраженным минимумом, относящихся к режимам VII и VIII, то можно с уверенностью утверждать, что левая восходящая ветвь кривой обусловлена перетоками тепла от массивного фланца к 1-ой секции сопла. При исключении этого эффекта получаются кривые, [c.133]

Движение вязкой среды в непрямых каналах вызывает появление вторичных циркуляционных течений, которые интенсифицируют теплообмен потока с внутренней поверхностью непрямолинейного канала. Здесь используются различные эмпирические поправочные коэффициенты. Так, для турбулентного режима движения по з.меевику с радиусом навивки Яз поправочный коэффициент, на которой рекомендуется умножать результаты, полученные расчетом по формулам для прямых труб, имеет вид Ц-1,8(сг// з)- [c.70]

При расчете теплообменных аппаратов часто допускают ошибку, полагая, что при йе < Е320 обязательно наступает ламинарное течение. Однако, во-первых, ламинарное течение наступает при неизменной температуре жидкости и за участком гидродинамической стабилизации. Б промышленных теплообменных аппаратах длина прямых участков канала значительно короче участка стабилизации, следовательно, ламинарное течение установиться не может. Во-вторых, при нагревании жидкости горячая стенка оказывает большое влияние на поле скоростей. Опытная проверка показывает, что при нагревании воды в стеклянной трубе, расположенной вертикально и обогреваемой по всей высоте, слои, расположенные у стенки, опережают основной поток, что приводит к турбулизации. При горизонтальном расположении той же трубы возникают конвективные токи в радиальном направлении, что также приводит к турбулентному перемешиваншо жидкости. В-третьих, в зависимости от температурного напора резко изменяется длина канала, необходимая для нагрева жидкости. Так, при температуре пара = 105°С вода нагревается при налой скорости от [c.8]

Этот факт и является причиной расположения линии выше линии к (см.рис.II.II). Если изучается теплообмен в двух трубах одного диаметра, но разной длины, то вновь нарушается подобие систем. Чем длиннее труба, тем выше конечная температура, тем меньше ц. При одинаковых скоростях течения жидкости правая часть уравнения (11.15) получит прйращение Лйе за счет [1, поэтому линия С пойдет под углом Т) > т Но так как в канале постоянной длины процесс стремится к изотермическому, то влияние ц с увеличением иг уменьшается, и линии 4 и С сближаются. При определенных скоростях [I становится постоянным, и опытные точки для двух труб располагаются на одной прямой. Из сказанного следует, что на вид эмпирической формулы влияет не /. и не как таковые, а несопоставимые значения вязкости. Поэтому нельзя вводить в формулу поправку в виде Цй. Можно исследовать процесс, близкий к изотермическому, при котором ц останется постоянной величиной, тогда при любых длинах канала опытные точки расположатся на одной линии. Вообще установившаяся методика исследования в принципе неправильна. Она не отражает физический процесс теплообмена, а полученные зависимости являются искусственными. Неоднократно предпринимались попытки обобщить опытные данные и представйть их в виде одной формулы. Эти попытки бесполезны потому, что разброс линий на рис.П.12 является следствием неправильной методики исследования. [c.41]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология