Течения смешанно-конвективные

Таблица 10.6.1. Значения числа Нуссельта и параметра падения давления для развитого смешанно-конвективного течения в вертикальных трубах различного треугольного сечения. (С разрешения авторов работы [3].

Полная потеря устойчивости и возникновение развитого турбулентного режима при смешанно-конвективном течении происходят при пониженных значениях числа Рейнольдса в частности, в плоском канале при Ra = 20000 пороговое значение числа Re снижается на 200 [26]. [c.132]

В разд. 4.2 обращалось внимание на возможность возникновения смешанно-конвективного течения в каналах мембранных элементов. Замечено [33—35], что при жидкофазном разделении потоки массы, проникшие через верхнюю и нижнюю стенки мембранного элемента, существенно различны. Джонсон [35], исследуя оптическим методом поле концентраций вблизи вертикальной плоской мембраны, отметил существенное изменение распределения концентраций при возникновении свободной конвекции. [c.138]

В работе [5] предложен механизм, позволяющий объяснить это явление. При заданной плотности теплового потока на поверхности разность температур стенки трубы и протекающей в ней жидкости определяется скоростями конвекции и изменением коэффициента температуропроводности жидкости. При ламинарном режиме течения эффективный коэффициент температуропроводности является постоянным (не считая зависимости от температуры) и равным молекулярному коэффициенту температуропроводности. Однако для турбулентного течения его величина примерно на порядок больше и резко изменяется при удалении от стенки. На рис. 10.6.7 дано качественное описание профилей скорости и напряжения трения в турбулентном смешанно-конвективном потоке. В ламинарном течении, как показывают экспериментальные данные, единственным эффектом является искажение этих профилей. Аналогичный сдвиг профилей возникает и в турбулентном течении. Однако в этом случае доминирует существенно более высокий турбулентный коэффициент температуропроводности. [c.632]

Исследования были выполнены при одностороннем и двухстороннем отсосе для параболического и плоского профилей скорости во входном сечении зоны селективного отсоса. Опыты в канале с верхней проницаемой стенкой соответствовали условию концентрационной устойчивости напротив, при одностороннем отсосе на нижней проницаемой стенке в определенных условиях возникает свободная конвекция, и течение в канале приобретает сложный смешанно-конвективный характер. На рис. 4.11 показаны основные варианты проведения опытов. [c.141]

Рис. 4.17. Интерферограммы пограничного слоя при смешанно-конвективном течении газа в точке лс/Я=84,5 Я = 1,6 МПа Reo=1620 а—д отсняты с интервалом времени г=1/8 с [43]

Опытные данные по массообмену при одностороннем селективном отсосе в условиях концентрационной неустойчивости представлены на рис. 4.19. Для сравнения на рис. 4.20 показано отношение чисел Шервуда для процессов с устойчивым и неустойчивым распределением плотности. Видно, что оба процесса имеют одинаковый характер до Ra = Ra затем происходит сильная интенсификация массообмена. Разброс опытных значений Sh в области смешанно-конвективного течения велик среднестатистические значения Sh, показанные сплошными линиями, послужили основой для обобщения в форме Ч д = = Ч (Rev, Gz, Ra ). [c.146]

Для решения данной задачи необходима информация о распределении скоростей и концентраций газового потока. Если учесть возможность возникновения концентрационной неустойчивости и развития смешанно-конвективного течения газа, число переменных резко возрастает и такой подход к оценке потерь эксергии реализовать достаточно сложно. [c.256]

Рис. 10.3.1. Система координат для задачи о смешанно-конвективном течении около горизонтальной поверхности.

Вероятно, наиболее подробно исследованной конфигурацией, около которой создается смешанно-конвективное внешнее течение, является горизонтальный цилиндр. Это обусловлено в основном широким применением проволочных и пленочных термоанемометров. При измерении низких скоростей жидкости нагретыми датчиками влияние естественной конвекции становится существенным. При использовании термоанемометра постоянной температуры проволочный или пленочный чувствительный элемент должен иметь определенную температуру, превышающую температуру потока жидкости, скорость которого необходимо измерить. Если скорость потока велика, влиянием выталкиваю- [c.598]

К настоящему времени опубликован ряд работ, посвященных исследованию внешних смешанно-конвективных течений около тел различной геометрии. Рассматривались течения около наклонной поверхности, клина, конуса, сферы, а также продольное [c.607]

Большинство экспериментальных данных получено для ламинарного режима течения. В работе [85] выполнен анализ развивающегося смешанно-конвективного течения в вертикальной трубе при постоянной плотности теплового потока на стенке. Применялись приближения пограничного слоя и проводилось численное решение основных уравнений. [c.629]

В работе [93] с помощью конечно-разностного метода был выполнен расчет развивающегося смешанно-конвективного течения (при способствующем влиянии выталкивающей силы) в вертикальной изотермической трубе. На рис. 10.6.4 представлены типичные профили безразмерной осевой скорости для развивающегося течения при Рг = 1 и Gr/Re = 120, где и Gr, и Re [c.630]

Трубы некруглого сечения часто применяются в теплообменниках, системах охлаждения ядерных реакторов, магнитогидродинамических устройствах, системах отопления и охлаждения помещений и т. д. Их сечения могут иметь форму прямоугольника, правильного многоугольника, сектора круга, кольца или треугольника. Вертикальные смешанно-конвективные течения в трубах некруглого сечения также можно подразделить на полностью развитые и развивающиеся. Большинство результатов получено для ламинарного режима течения. В работе [155] представлен обзор результатов измерения теплового потока и падения давления для ламинарной вынужденной конвекции в трубах некруглого сечения. [c.636]

В работе [15] выполнено экспериментальное и теоретическое исследование турбулентного смешанно-конвективного течения воздуха (при способствующем влиянии выталкивающей силы) в вертикальной трубе при постоянной плотности теплового потока на стенке. Измерения различных характеристик турбулентного переноса были проведены при L/D — 100, 5000 < Re < [c.634]

В работе [31] осуществлено экспериментальное исследование турбулентного смешанно-конвективного течения азота (при противодействии выталкивающей силы) в вертикальной изотермической трубе. Измерения проводились при 2000 < Re < [c.635]

В работе [1] применен конечно-разностный метод для расчета турбулентного смешанно-конвективного течения воздуха [c.635]

В работах [4, 54, 172, 173] различными методами были получены точные решения основных уравнений, описывающих полностью развитое ламинарное смешанно-конвективное течение в вертикальной трубе прямоугольного сечения при граничном условии постоянной плотности теплового потока. Считалось, что жидкость имеет постоянные теплофизические свойства, за исключением плотности, изменение которой и создает выталкивающую силу. Эти анализы проведены с учетом объемного тепловыделения в жидкости. Кроме того, для условия постоянной плотности теплового потока в работе [67] получены решения для труб с сечением в форме прямоугольного треугольника, равнобедренного треугольника и ромба. В работе [3] рассчитаны тепловой поток и падение давления для труб с различными треугольными сечениями. Предполагалось, что температура стенки [c.636]

В работе [118] методом конечных элементов проведен расчет полностью развитого ламинарного смешанно-конвективного течения в вертикальных трубах некруглого сечения при постоянной в осевом направлении плотности теплового потока и постоянной по периметру трубы температуре стенки. Были получены значения числа Нуссельта при некоторых значениях числа Рэлея для труб квадратного и треугольного сечения и показано, что при увеличении количества узлов сетки результаты численного расчета быстро приближаются к точному решению. [c.638]

Работа [91] посвящена теоретическому исследованию смешанно-конвективного течения в вертикальной трубе, сечение которой имеет форму сектора круга. Предполагалось, что течение является ламинарным, полностью развитым и установившимся. Рассчитаны тепловые потоки для труб, имеющих различные формы поперечного сечения, в том числе форму сектора кольца. [c.638]

Устойчивость ламинарного течения в каналах с селективнопроницаемыми стенками может быть нарушена npi воздействии массовых сил на среду с неоднородным распределением плотности при этом возникает смешанно-конвективное течение. Следует отметить, что основная информация о влиянии свободной конвекции получена при исследовании термической неустойчивости ламинарных течений в каналах с непроницаемыми стенками, поэтому применение этих результатов к анализу концентрационной неустойчивости в каналах мембранных элементов ограничено чисто качественными выводами. [c.132]

Таблица 10.2.3. Значения NUj /y Re для смешанно-конвективного течения вдоль вертикальной изотермической поверхности при однонаправленном действии выталкивающей силы.

Рис. 10.2.2. Расчетные распределения скорости и температуры при смешанно-конвективном течении около вертикальной поверхности для различных значений параметра Gr j/Re Рг = 0,72. (С разрешения авторов работы [90]. 1970, Pergamon Journals Ltd.)

Рис. 10.3.2. Изменение местного числа Нуссельта при смешанно-конвективном течении около горизонтальной изотермической поверхности. (С разрешения авторов работы [145]. 1983, ASME.)

Рис. 10.4.3. Окружные распределения местного числа Нуссельта при смешанно-конвективном течении около горизонтального цилиндра при граничном условии постоянной плотности теплового потока Рг = 0,7. (С разрешения авторов работы [113]. 1977, ASME.)

Рис. 10.5.2. Автомодельные профили скорости для смешанно-конвективного течения около изотермического клина с углом 120° при различных значениях параметра Gr /Re Рг = 0,7. (С разрешения авторов работы [163]. 1959, Ameri an Institute of Physi s.)

Таблица 10.5.2. Условия для однонаправленного или противоположного действия выталкивающей силы иа смешанно-конвективное течение около клина при различной его ориентации и различных температурных условиях на стенке

Рис. 10.5.4. Значения местного коэффициента трения при смешанно-конвективном течении около наклонной изотермической поверхности Рг = 0,7. (С разрешения авторов работы [116]. 1979, ASME.)

В работе [169] выполнен анализ влияния естественной конвекции на теплоотдачу вращающихся около своей вертикальной оси осесимметричных тел с затупленной носовой частью. Для граничного условия постоянной температуры стенки были рассчитаны распределения местного напряжения трения и местного числа Нуссельта при Рг = 0,72 и 100 в широком диапазоне изменения параметра Ог/Ке . Аналогичное исследование смешанно-конвективного течения около нагреваемого изотермичесютго конуса, ось которого расположена горизонтально, проведено в работе [180]. С помощью метода регулярных разложений по параметру возмущения были найдены местные значения напряжения трения и коэффициента теплоотдачи при различных величинах числа Прандтля и угла при вершине конуса. В гл. 17 подробно обсуждается влияние вращения, в том числе кориолисо-вых сил, на механизмы переноса. [c.621]

Рис. 10.6,2. Зависп.мость числа Нуссельта от числа Пекле (Ре = i/oa /vLPr) для развивающегося смешанно-конвективного течения между двумя вертикальными поверхностями. (С разрешения авторов работы Г1441. 1973 ASME.)

Развивающееся течение. В большинстве практических приложений течение является развиваюшимся. Этой задаче посвящено несколько теоретических и экспериментальных исследований. В работе [95] выполнен анализ смешанно-конвективного течения в вертикальной трубе и предложено корреляционное соотношение для коэффициента теплоотдачи, включающее отношение L/D. В работах [142, 147] с помощью интегрального метода осуществлен анализ течения в вертикальной трубе. Последующие расчеты проведены с использованием конечно-разностных методов. На основании результатов экспериментального исследования смешанно-конвективного течения воздуха в вертикальной трубе авторы работы [71] сделали вывод, что соотношение Мартинелли — Боултера [95] не позволяет скоррелировать полученные экспериментальные данные, и было предложено следующее корреляционное соотношение для местного числа Нус- [c.628]

В работе [79] осуществлено экспериментальное исследование смешанно-конвективного течения (при однонаправленном действии выталкивающей силы) в вертикальной нагреваемой трубе при постоянной плотности теплового потока, отдаваемого протекающей жидкости. В экспериментах применяли воду и масло. [c.629]

Рис. 10.6.4, Типичные профили безразмерной осевой составляющей скорости при развивающемся смешанно-конвективном течении в нагреваемой вертикальной трубе. (С разрешения авторов работы [93]. 1970, ASME.)

Коллинз [27] выполнил анализ смешанно-конвективного течения в вертикальной нагреваемой трубе (как при однонаправленном, так и при противоположном действии выталкивающей силы) для граничных условий изотермической поверхности и постоянной плотности теплового потока на стенке. Результаты расчета теплового потока для течения воды удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными [151, 152. [c.632]

Турбулентное течение. Результаты описанных выше аналитических исследований относятся только к ламинарному течению, для которого однонаправленное действие выталкивающей силы приводит к возрастанию теплового потока, а противоположное— к его снижению. Казалось бы, аналогичную ситуацию можно было бы ожидать и в случае турбулентного смешанно-конвективного течения. Однако результаты нескольких экспериментальных исследований показали прямо противоположное. И при постоянной температуре стенки, и при постоянной плотности теплового потока на поверхности в случае одинакового направления выталкивающей силы и вынужденного течения происходит снижение местного теплового потока, а в случае противоположного направления выталкивающей силы — его возрастание. [c.632]

Величина Stf — это число Стантона для вынужденной конвекции, т. е. при Gr- 0. Экспериментальные данные для турбулентного смешанно-конвективного течения, полученные в работе [29], подтверждают, что при однонаправленном действии выталкивающей силы происходит снижение теплового потока. [c.635]

В горизонтальной, наклонной и вертикальной трубах. В расчетах использовали двухпараметрическую модель Лондера — Сполдинга [84]. При граничном условии постоянной плотности теплового потока рассматривали течения, направленные как вверх, так и вниз. Для течения, направленного вверх, число Нуссельта сначала уменьшается с возрастанием Gr до тех пор, пока не будет достигнуто некоторое критическое значение Gr затем Nu начинает монотонно увеличиваться. Однако для течения, направленного вниз, число Нуссельта монотонно уменьшается с увеличением Gr. Эти результаты согласуются с экспериментальными данными работы [12]. Проведен ряд экспериментальных исследований турбулентного смешанно-конвективного течения сверхкритических жидкостей в вертикальной трубе. Обзор многочисленных исследований, посвященных этой проблеме, представлен в работе [77]. [c.636]

В работе [68] рассматривалось полностью развитое ламинарное смешанно-конвективное течение (при однонаправленном [c.637]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология