Конвекция между стенкой и жидкостью

Точно так же явления передачи тепла теплопроводностью (кон-дукцией) через металлическую стенку, стенку здания, слой неподвижной жидкости отличаются друг от друга своими индивидуальными особенностями, но принадлежат к одному и тому же классу явлений. Так как их объединяет некоторый общий признак (механизм теплообмена — кондукция), то они образуют одну и ту же группу явлений, и результаты опытов по теплообмену могут быть обобщены для всей группы. Другую группу тепловых явлений образует теплообмен конвекцией между стенкой и жидкостью результаты единичного опыта в этом случае также могут быть распространены на все явления данной группы. [c.9]

В предыдущих рассуждениях принималось, что поверхность нагреваемого или охлаждаемого тела имеет постоянную температуру в течение всего процесса. Это равносильно предположению, что коэффициент конвекции между стенками и окружающей жидкостью является очень большим. Если же этот коэффициент мал, то температура поверхности будет изменяться, что очень усложняет вопрос. [c.359]

Уравнение, данное в виде функции критериев подобия, может быть приведено к расчетному виду, что дает возможность непосредственна определять коэффициенты теплоотдачи путем конвекции между стенкой и жидкостью. Чаще всего применяется уравнение (8-35), которое после подстановки в него выражений критериев подобия (8-7), (8-8), (8-9) и преобразования дает [c.402]

Для размещения 10 м катализатора требовалось 2000 труб длиной 4,5 м. При этом вес реактора был весьма значительным сильно повышалась стоимость аппарата. Несмотря на малую толщину слоя катализатора, поперечный температурный градиент был велик и разность температур между стенкой и серединой слоя достигала 8—12 °С. При охлаждении обычной кипящей жидкостью температура хладоагента постоянна, и реакция протекает в основном в верхних слоя катализатора. Небольшое возрастание скорости газового потока вызывает увеличение тепловыделения и порчу катализатора вследствие перегрева. При нормальных условиях количество перерабатываемого газа не превышало 100 м ч на 1 м катализатора, причем скорость потока, отнесенная к пустому сечению, составляла 5—10 см сек. Производительность реактора, работавшего на 10 м катализатора, составляла 2 г углеводородов в сутки. Для повышения производительности были созданы условия, при которых теплоперенос осуществлялся не только при помощи теплопроводности через слой катализатора, но и путем конвекции. [c.346]

В качестве метода разделения и исследования нефтей и нефтяных фракций применяют метод термической диффузии. Процесс термодиффузии идет в кольцевом пространстве между стенками двух коаксиальных цилиндров, куда помещается исследуемая жидкость или газ. Температура стенок поддерживается различная. В результате конвекции жидкость или газ начинают циркулировать, при этом более тяжелые компоненты двигаются по направлению к более холодной стенке и концентрируются на дне, а более легкие — по направлению к теплой стенке и собираются в верхней части колонки. Метод применяется для разделения углеводородов смазочных масел, причем разделение происходит в соответствии с числом колец. В нижней части колонки концентрируются компоненты с наибольшим числом колец. В некоторых случаях термическую диффузию используют для разделения газов и паров. [c.231]

Газы, так же как и твердые или жидкие тела, излучают и поглощают лучистую энергию. При расчете теплообмена между стенкой и жидкостью ввиду сравнительно малой разности температур доля теплового излучения по сравнению с теплоотдачей за счет конвекции и теплопроводности весьма незначительна и ею пренебрегают. В случае же газов разница температур между стенкой и газами иногда бывает значительной (например, при обогреве труб дымовыми газами) и тепловое излучение играет существенную роль. [c.460]

Менее интенсивная теплопередача в каскадных батареях с уменьшенным заполнением (в сравнении с затопленными) объясняется тем, что в верхней части поверхности труб, омываемой паром, интенсивность теплообмена между стенкой и аммиаком значительно меньше, чем для участка трубы, омываемой жидкостью. Это приводит к повышению температуры стенки трубы и соответствующему снижению температурного перепада между воздухом и внешней тепло передающей поверхностью батарей. Ребристые батареи при естественной конвекции воздуха и при каскадном режиме следует заполнять жидким аммиаком на 20—25%. Уровень заполнения труб зависит от количества подаваемой жидкости и скорости ее течения, а также от длины шлангов батарей на горизонтальных участках. [c.40]

Теплообмен между поверхностью твердого тела и окружающей его жидкостью осуществляется в основном благодаря теплопроводности, конвекции и излучению. Установлено, что в интервале умеренных температур (впервые открыто Ньютоном) интенсивность охлаждения твердой поверхности приблизительно пропорциональна перепаду температуры между стенкой и жидкостью при условии, что разность температуры не слишком велика. Тогда выражение для количества тепла, [c.22]

При естественной конвекции движущая сила, обусловливающая движение жидкости, возникает вследствие различия ее плотности из-за изменения температуры в пространстве. При естественной конвекции вблизи нагретой стенки жидкость движется вверх, а около холодной — вниз. Температура изменяется как по сечению, так и по высоте. Чтобы найти профиль скоростей движения жидкости между двумя параллельными вертикальными стенками, рассмотрим сечение находящееся на высоте, достаточно удаленной от входа (рис. IV. 8). [c.305]

При разности температуры стенки и жидкости в последней возникают конвективные потоки, интенсивность которых зависит от числа Ra. По литературным данным эти потоки возникают тогда, когда Ra превышает предельное значение Rai. В н<идких вертикальных прослойках Rai — 1000. Конвекция между параллельными пластинами возникает при Ra> 1600. Конвективные течения в неограниченной среде появляются, по-видимому, при малых Ra. Можно считать, если / а>1600, то в жидкости имеются конвективные потоки. Но Ra существенно зависит от модуля конвекции Ь, который является показателем легкости возникновения конвективных потоков в среде и зависит от природы последней. Ниже приведены значения Ь для некоторых исследованных жидкостей [c.143]

Высказывалось предположение, что разность температуры Ад стенки и жидкости является одной из важных причин, вызывающих интенсивное движение в гомотермическом слое [8]. Действительно, при горении всех исследованных нефтепродуктов наблюдается значительный перепад температуры между стенкой и жидкостью. На превышает первое, а в некоторых случаях и второе критическое значение, следовательно, в горящей жидкости имеются конвективные потоки, носящие при надлежащих условиях турбулентный характер. Такие движения есть не только в бензине и нефти, но и в керосине, в котором гомотермический слой не возникает. Следовательно, конвекция, вызванная разностью температуры стенки резервуара и жидкости, не имела решающего значения для образования нагретого гомотермического слоя. [c.146]

В испарителях, перегонных кубах, холодильниках, реакторах, снабженных змеевиками или нагревательными рубашками, в подогревателях и теплообменниках передача тепла происходит путем конвекции и теплопроводности (через стенку). При простом теплообмене, например. между двумя жидкостями через плоскую стенку, процесс передачи тепла распадается на три части [c.365]

В условиях естественной конвекции причиной, вызывающей движение жидкостей, является разность плотностей холодной и нагретой жидкости (воздуха). Разность плотностей обусловливается температурным напором между температурой жидкости, находящейся у поверхности нагретого тела (температурой стенки), и температурой окружающей среды на большом удалении от нагретого тела. Аналитическое решение задач о теплообмене при свободном движении жидкости носит приближенный характер, так как оно возможно только при целом ряде упрощающих предпосылок, очень часто не отвечающих действительным условиям протекания процесса. [c.84]

Установлено, что качественное распределение конверсии во всех случаях имеет одинаковый характер (рис. 4.50). При этом профили конверсии имеют максимум, расположенный между стенкой и центром полости. Это связано с тем, что жидкость движется около стенки медленнее, чем в центре, поэтому время пребывания в пристеночных слоях больше и конверсия выше. Жидкость на стенке имеет нулевую скорость, но температура ее равна температуре стенки Тф, которая в рассматриваемом случае ниже, чем температура в месте локализации максимума конверсии, поэтому реакция на стенке протекает медленнее. Пунктирная линия на рисунке соответствует варианту расчета, при котором не учитывалось влияние фронтальных явлений. При этом пренебрегают поперечной и продольной конвекцией во фронте и в результате получается слишком низкая конверсия у стенки и слишком высокая в центре полости. [c.170]

В случае конденсации технического хлоргаза из-за присутствия в нем инертных примесей температура насыщения вдоль поверхности конденсации непрерывно изменяется по мере сжижения хлора п соответственно по мере уменьшения его парциального давления в газовой фазе. При данной конструкции конденсатора, тепловой нагрузке поверхности конденсации, скорости потока и других условиях процесса градиент снижения температуры насыщения по длине конденсатора зависит от начальной концентрации хлора, заданного коэффициента сжижения и давления, при котором ведется процесс. Как известно из теории конденсации, ее скорость и коэффициент теплопередачи уменьшаются вследствие затруднения доступа конденсирующегося пара к поверхности раздела фаз. Между стенкой охлаждаемой трубки конденсатора и паро-газовой смесью создается зона, в которой концентрация инертных примесей у поверхности раздела фаз больше, чем в основной массе паро-газовой смеси, и потому перенос пара к поверхности конденсации происходит путем диффузии и конвекции. Средняя разность температур и величина коэффициента теплоотдачи к вследствие этого определяются интенсивностью данных взаимосвязанных процессов, имеющих различную физическую сущность. Величины Д ср и к находятся в сложной зависимости от параметров и условий движения паро-газовой смеси и жидкости Значения коэффициента теплоотдачи к в данном случае всегда меньше, чем при конденсации чистого пара, причем к уменьшается тем значительнее, чем больше содержание инертных примесей в паро-газовой смеси и меньше ее скорость (критерий Рейнольдса). [c.65]

Некоторые переменные влияют на а только в одном направлении, кчк, например, X или О, другие же (их, впрочем, меньше) влияют различно, в зависимости от условий. Так. например, большой температурный перепад между стенкой и жидкостью выгоден для естественной конвекции и выпаривания (до известного предела) и, наоборот, снижает значение а при конденсации. [c.305]

При вынужденной конвекции перенос частиц жидкости и газа и связанный с этим перенос всех видов энергии в потоке зависит от режима течения жидкости или газа, условий возникновения движения, физических свойств веществ, геометрических условий, в которых протекает процесс, и др. Тепловое взаимодействие между поверхностью твердого тела (стенкой) и жидкостью или газом, называемое теплоотдачей, и механическое взаимодействие, вызывающее необратимое падение статического давления в потоке жидкости или газа, в значительной мере определяются характером движения среды. [c.262]

Можно вычислить также средний критерий Нуссельта для исследуемого отрезка. Поверхность трубы равна я01. Сообразно с основным уравнением конвекции (8-1) теплоотдача между стенкой и жидкостью-составляет а ( с —О ср где ( о — 0 р обозначает среднюю разность [c.403]

Возрастание сопротивления при течении в нагреваемых трубах обусловлено возникновением вторичного течеиия, при котором прилегающие к стенкам трубы нагретые слои жидкости поднимаются вверх, а вблизи вертикальной плоскости симметрии формируется нисходящий поток. Поэтому линии тока имеют форму спиралей в каждой из двух примыкающих друг к другу ячеек. Такое вторичное течение весьма напоминает течение в искривленных трубах (см. п. D). В действительности между эффектами кривизны и естественной конвекции существует более общая аналогия (см. 1127 в 2.2.1). [c.125]

Определение Nu при нагреве за счет вязкой диссипации. Во многих промышленных процессах интенсивности нагрева за счет вязкой диссипации особенно велики вблизи стенки, как, например, при течениях, обусловленных перепадом давления, в каналах. Маленькие скорости (условие отсутствия скольжения) делают конвекцию в этой области второстепенным фактором, так что локальная температура определяется из баланса между вязкой диссипацией и теплопроводностью. Из-за низких коэффициентов теплопроводности возникают большие температурные градиенты, в результате чего распределение температур у стенки довольно слабо зависит от среднемассовой температуры жидкости. Поэтому использование коэ( )фициентов теплоотдачи [см. (31)] или числа Nu [см. (30)], отнесенного к среднемассовой температуре, может привести к физически ненадежным значениям этих величин. Ниже мы проиллюстрируем это утверждение на примере и затем повторно определим число Нуссельта, чтобы сделать его приемлемым для течений с суш,ественным нагревом из-за внутреннего трения. [c.336]

На основе механизма кипения жидкости можно объяснить некоторые закономерности конвекции тепла. Основным параметром процесса является разность температуры Д/ между греющей стенкой /ст и температурой пара /п- [c.330]

Влияние естественной конвекции на течение в горизонтальных трубах. Выше рассматривались только изотермические течеиия в трубе. Ес, и же в результате вязкой диссипации илн теплообмена между стенками трубы и жидкостью формируется радиальный профиль температуры, то при малых числах Рейнольдса или больших перепадах температуры важную роль может играть естественная конвекция, развивающаяся на фоне основ1гого тече- [c.124]

Уравнения (2. 35) и (2. 37) учитывают лшпь теплопроводность через пленку пара на границе между стенкой трубы и кипящим нронаном или бутаном. При определении коэффициента теплоотдачи от стенки труб к кипящему пропану или бутану можно пренебречь излучением и вынужденной конвекцией, так как температура стенки и скорость течения жидкости, омывающей трубы, нецел икм. [c.75]

Следует указать, что при длительном ларении коэффициент к ияменяется, хотя и незначительно, что свидетельствует о медленном прогреве этих жидкостей. Изменение коэффициента к М0Ж1И0 объяснить тем, что в процессе переноса тепла наряду с молекулярной те-плолроводностью суш ественную роль играет также конвекция, возникающая в основном из-за разности температур между стенками резервуара и жидкостью. [c.23]

В поточных аппаратах теплообмен между стенкой и потоком жидкости осуществляется в основном путем конвекции, т.е. тепло переносится от одной точки к другой вместе с массой жидкости. Конвек-тивнцй теплообмен неразрывно связан с гидродинамикой течения жидкости. Поэтому в работе приводятся новейшие данные по гидродинамике, полученные в носледяее время у нас в стране и за рубежом. [c.3]

Кроме того, на конвекцию влияют характерный линейный размер данной поверхности I (высота вертикальной стенки, диаметр трубы), физиче- -—. — ские свойства жидкости (газа) — теплоемкость с, теплопроводность X, вязкость ц, коэффициент объ- Рис. 8-7. Схема дви-емного расширения р, разность температур между жения жидкости при [c.425]

Пример 2. Рассмотрим теплообмен еотественной конвекцией между награваемой (или охлаждаемой) изотермической стенкой выеттой L, температура которой tw> и окружающей холодной (или горячей) жидкостью с температурой t а Пусть вдали от стенки локальный коэффициент теплоотдачи Ахл-яа высоте х для упрощения отнесен к разности температур между пластиной и жидкостью, находящейся за пределами пограничного слоя dq [c.181]

Если исследуемую жидкость поместить в кольцевое пространство между двумя коаксиальными цилиндрами, находящимися при различных температурах, то в результате конвекции она начинает циркулировать. При этом более тяжелые компоненты дви-н утся по направлению к холодной стенке и концентрируются на дне, а более легкие —по направлению к теплой стенке и собираются в верхней части колонки. Создается градиент концентрации по вертикали, зависящий от термической диффузии. [c.86]

Полностью развитое кипение с недогревом. При возникновении кипения действует только ограниченное число центров парообразования, так что часть теплоты передается обычным процессом в однофазной жидкости между пузырями. Эта переходная область названа неразвитым кипением. Когда температура поверхтюсти увеличивается, число центров пузырей возрастает, а площадь, через которую теплота передается к однофазной жидкости, уменьшается. Наконец, вся поверхность покрывается пузырями, кипение становится полностью развитым и однофазная компонента теплоотдачи уменьшается до нуля. Скорость и недогрев, имеющие сильное влияние на теплоотдачу в однофазной жидкости, в области полностью развитого кипения оказывают небольшой эффект или вовсе не влияют на температуру поверхности. При кипении с недогревом температура поверхности зависит в основном от тепловой нагрузки п давления жидкости. Влияние условий на поверхности для кипения при вынужденной конвекции должно быть слабее, чем в большом объеме, потому что высокие тепловые нагрузки и перегревы стенки сдвигают диапазон активных центров парообразования в сторону меньших размеров, которые в действительности имеются на большей части поверхностей. Однако прямых экспериментальных данных, подкрепляющих это утверждение, немного. [c.382]

Расчет теплообмена для неподвижного слоя жидкости, заключенного между двумя стенками, может проводиться по формулам (VI. 8) и (VI. 12) при условии замены коэффициента теплопроводности Я эквивалентным коэффициентом теплопроводности Яэкв, учитывающим перенос тепла как за счет теплопроводности, так и конвекции. [c.136]

Если неподвижная жидкость 11агревается в аппарате без принудительного перемешивания (рис. VII 9), то для любых двух частиц, находящихся на различном расстоянии от стенки, через которую передается тепло / > и р<2 Ро, причем р = р — р Р (/ — ) = = Ро ( — Следовательно, зависимость между движущей силой естественной конвекции, определяемой разностью плотностей Др, и ее выражением через разность температур имеет вид [c.282]

Величина Яэка = где б — толщина прослойки жидкости (газа), заключенной между двумя стенками К — коэффициент теплопередачи через стенки и прослойку между ними. Отношение к обычному коэффициенту теплопроводности А, отражает влияние конвекции на теплообмен и носит название коэффициента конвекции вц. Таким образом, причем при Ог- Рг <3 10 коэффициент = 1, а при Ог. Рг > [c.287]

Для жидкой фазы система уравнений должна быть аналогична (2.2.12) — (2.2.15). В уравнении движения вместо члена, характеризующего влияние естественной конвекции, записывается такое же по форме выражение для силы тяжести в пленке за вычетом архимедовых сил. Если конденсат рассматривается как однокомпонентное вещество, то уравнения (2.2.15) исключаются, а в учитывается перенос только за счет теплопроводности. Система дифференциальных уравнений для обеих фаз дополняется уравнениями связи между концентрациями компонентов на границе раздела и граничными условиями. На поверхности жидкость — твердая стенка (у = 0) за- [c.34]