Плоский пограничный слой, теплообмен

Оби ее корреляционное соотношение для средних коэффициентов теп.юотдачи при продольном обтекании плоской пластины. В большинстве практических случаев встречаются пластины с тупой передней кромкой и высокой степенью турбулентности набегающего потока. Вследствие этого на всей длине пластины существует только турбулентный пограничный слой и не наблюдаются резкие нзменения чисел Нуссельта от значений, задаваемых (2), до значений, определяемых зависимостью (8). В [7] получена графическая корреляция экспериментальных данных по теплообмену при течении воздуха на плоской пластине при 101<Нег<10 . Как показано в [8], приведеиное ниже соотношение не только хорошо описывает данные [7], но и удовлетворительно согласуется с измеренными значениями коэффициентов теплоотдачи в широком диапазоне чисел Прандтля [c.242]

Аналогия основана на предположении, что соотношения, описывающие теплообмен и перенос количества движения поперек потока жидкости (касательное напряженне между слоями жидкости локально равно изменению ее количества движения), подобны для потоков жидкости с одинаковыми граничными условиями. Хотя это предположение справедливо только для ламинарного режима течения вдоль плоской пластины при отсутствии градиента давления с Рг = 1, оно достаточно общее и может применяться к турбулентному режиму течения и к телам другой геометрии. В этом предположении при Рг = 1 распределения скорости и температуры в пограничном слое идентичны. Тогда между теплоотдачей н гидравлическим сопротивлением жидкости может быть установлена простая зависимость аналогия Рейнольдса [c.62]

Чтобы сделать этот вывод, необходимо принять во внимание тот факт, что уравнение энергии для пограничного слоя является линейным относительно температуры. Поэтому правило должно быть применимо совершенно одинаково для всех жидкостей с постоянными свойствами. Это справедливо также для турбулентного потока, и как результат все зависимости для теплообмена, найденные для низкоскоростного потока, можно сразу же иопользо вать при теплообмене в условиях большой скорости [Л. 142]. Единственно, что требуется дополнительно, — это знание коэффициента восстановления для частного слоя, откуда можно определить температуру восстановления. Для ламинарного потока пограничного слоя на плоской пластине коэффициент восстановления дается уравнением (10-7). Для турбулентного потока теоретически было выведено и варьировано для чисел Прандтля, близких к 1, следующее соотношение [c.325]

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]

ВЫВОДЫ. ТЕПЛООБМЕН В ПЛОСКОМ ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ [c.311]

V. ТЕПЛООБМЕН В ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ НА ПЛОСКОЙ ПЛАСТИНЕ [c.42]

В компактных теплообменниках, использующих в качестве теплоносителя воздух при атмосферном давлении, ввиду малых гидравлических радиусов проходных сечений для воздуха и ограничений по мощности, затрачиваемой на прокачку, рабочий диапазон чисел Рейнольдса составляет 1000 -ч- 5000. Другими словами, рабочая область — это переходная область от ламинарного течения к турбулентному. При работе в этой области лучше всего выбирать такую геометрию теплообменной матрицы, которая вызывала бы некоторую турбулентность потока при малых числах Рейнольдса. Кривые рис. 11.7 свидетельствуют о том, что при использовании матрицы из сплющенных труб с рифлеными ребрами (поверхность № 9,68 — 0,870) нерегулярности геометрии вызывают в потоке воздуха турбулентность, достаточную для улучшения коэффициента теплоотдачи при числах Рейнольдса вплоть до 500, при которых коэффициенты теплоотдачи для плоских и рифленых ребер становятся одинаковыми (хотя фактор трения все еще несколько выше для рифленых ребер). Заметим также, что наклон кривых для фактора трения на рис. 11.7 становится более крутым при числах Рейнольдса, меньших примерно 2000. Это означает, что хотя течение преимущественно является турбулентным, ламинарный подслой в пограничном слое утолщается по сравнению с развитым турбулентным течением. [c.214]

Применимость уравнений пограничного слоя. Настоящая глава посвящена влиянию одновременно протекающих процессов массообмена и химических реакций на теплообмен между поверхностью обтекаемого тела и реагирующим газовым потоком. Полученные здесь уравнения могут быть использованы для больщинства газовых смесей, когда числа Рг и Ье отличны от 1 и когда наряду с массообменом происходят химические реакции, включающие горение компонентов, попадающих в газовый поток в результате массообмена, и диссоциацию нагретых компонентов газового потока. Результаты этой главы с добавлением результатов, полученных в п. 4.8, применимы к окрестности критической точки затупленного тела, а результаты п. 5.И с учетом всего, что содержится в гл. 5, применимы к случаю плоской пластины. Достоверность этих результатов, однако, зависит от того, насколько применимы уравнения пограничного слоя к рассматриваемым проблемам. [c.142]

Диффузия к плоской пластине, обтекаемой степенной жидкостью. Конвективный массо- и теплообмен пластины, продольно обтекаемой неньютоновской жидкостью, рассматривался в работах [185]. В приближении диффузионного пограничного слоя (при больших числах Пекле Ре) результаты решения соответствуюш,ей задачи приводят к следуюш,ему выражению для безразмерного диффузионного потока [c.284]

Одна из наиболее простых для аналитического рассмотрения задач — задача о теплообмене между жидкостью и плоской пластинкой, когда жидкость движется параллельно пластинке, как показано на рис. 23. 1. Жидкость при подходе к пластинке имеет постоянную температуру 0 пластинка — постоянную температуру ts. В дальнейшем рассмотрении примем, что ts <С to Вблизи пластинки жидкость охлаждается, и область, где температура жидкости заключена между и ts, известна под названием температурного пограничного слоя При некоторых условиях границы этой области совпадают с границами скоростного пограничного слоя. Этот вопрос подробно рассматривается в [c.293]

В гл. V и VI были рассмотрены задачи нестационарной теплопроводности, в которых теплообмен между поверхностью тела и окружающей средой происходил в основном излучением. В практике тепловых расчетов встречаются задачи, в которых теплообмен между телом и окружающей средой происходит конвекцией. Если в задачах стационарного конвективного теплообмена применяются граничные условия третьего рода, то в задачах нестационарного конвективного теплообмена и в задачах стационарного теплообмена при точной формулировке проблем необходимо применять граничные условия четвертого рода. Например, при обтекании плоской пластины, в соответствии с теорией пограничного слоя, дифференциальное уравнение переноса тепла для жидкости можно написать так [c.363]

Физическая сущность влияния акустических колебаний на теплообмен при естественной или вынужденной коивекции сводится, по П. Н. Кубанскому [168—170], к воздействию акустических течений на пограничный слой и ламинарный подслой жидкости. Так, осесимметричное и плоское акустические течения у стенки гладкого цилиндра, направленные по нормали к поверхности, глубоко проникают в эти слои. Вследствие этого указанные слои претерпевают деформацию, смещение в иное положение и турбулизацию. Осесимметричные акустические течения у возбужденных резонансных систем пронизывают пограничный слой и внедряются в поток, вызывая сильные возмущения в ламинарном подслое, пограничном слое и потоке, омывающем цилиндр. Результатом всех этих изменений и является интенсификация процессов теплоотдачи. [c.67]

Как известно, простейшая форма связи теплоотдачи и гидравлического сопротивления, данная в аналогии О. Рейнольдса, выполняется только при соблюдении подобия полей температуры и скорости, когда описываюшие их уравнения движения и энергии одинаковы. Эти условия выполняются при турбулентном теплообмене в плоском пограничном слое без градиента давления при равенстве единице молекулярного и турбулентного чисел Прандтля, когда распределение продольной составляющей скорости и профиля температуры в потоке описываются идентичными уравнениями. Отклонение от этих условий (наличие градиента давления или отличие числа Рг от 1) приводит к нарушению аналогии Рейнольдса. Тем более эта аналогия не выполняется для сетчато-поточных каналов сложной формы, определяющих трехмерную структуру потока. [c.358]

Температурное поле вблизи плоской пластины и связанный с этим теплообмен рассчитаны также путем точного решения уравнений пограничного слоя для стационарного двухмерного потока. Решение для пластины с постоянной температурой поверхности получил в 1921 г. Е. Польхау-зен [Л. 78]. Он предположил, что скорости потока достаточно малы, и поэтому член уравнения, выражающий рассеяние, обусловленное вязкостью, не учитывается в уравнении энергии пограничного слоя. Это уравнение имеет тогда следующий вид [c.236]

Следует, однако, отметить, что распределение скоростей, как показа. результаты численного интегрирования соответствующих дифференциальных уравнений течения пограничных слоев, при плоскопараллельном и осесимметричном течении в окрест-Hf) Tii критической точки довольно близки друг другу. В силу этого представляется возможным теоретически рассчитать теплообмен при обтекании тела любой формы. В частности, в работе 111] сделан расчет распределения температур в ламинарном Пограничном слое как для плоской, так и для осесимметричной задачи. [c.97]

Рис. 11. Рост теплового пограничного слоя при вынужденном конвективном теплообмене с плоской стенкой и ступенчатом из-менениии температуры поверхности [60].

Расчет потерь импульса на трение при турбулентном или ламинарном режиме течения в пограничном слое может быть выполнен на основе результатов, полученных в работах [2, 3]. Для расчета ламинарного пограничного слоя необходимые соотношения выведены [3] с использованием точных решений, которые удается получить для некоторых законов распределения скорости вне пограничного слоя. Выражения для расчета турбулентного пограничного слоя получены [2] на основе решения интегральных соотношений мпульса п энергии для турбулентного пограничного слоя с учетом градиента давления в ядре потока. При решении этих соотношений используется гидродинамическая аналогия Рейнольдса и соответствующим образом обработанные многочисленные экспериментальные данные по теплообмену и трению для гладкой плоской пластины. [c.176]

Богачук-Козачук К.А., Попович Е.Г., Репухов В.М. Зависимость эффективности тепловой зашиты плоской поверхности от режима течения и толщины начального динамического пограничного слоя в основном потоке при вдувании воздуха через танген-Ш1альную шель. - В кн. Теплообмен в энергетических установках. Киев, 1967, с. 107-120. [c.33]