Слой пограничный температурный на поверхности тела

Если тело, погруженное в поток жидкости или газа, нагревается или охлаждается, то в окружающей среде возникает температурное поле. Если не учитывать очень небольшие скорости и кильватерную струю, с которой тепло уносится от тела, то температурное иоле образуется лишь в небольшой области, прилегающей к телу. Эта область называется тепловым пограничным слоем. В пределах этого слоя температура изменяется от tw— температуры на поверхности тела до 4 — температуры сре- [c.212]

Система представлений, приводящая к идее динамического пограничного слоя, в полной мере сохраняет силу и в условиях теплового взаимодействия движущейся жидкости с твердым телом. Картина, характеризующая температурные условия процесса, является еще более отчетливой. Мы принимаем как нечто совершенно очевидное, что тепловое влияние тела на поток проявляется только внутри тонкой полосы, прилегающей к поверхности тела. В пределах этой весьма малой области происходит полное изменение температуры от значения, определяющего тепловое состояние набегающей на тело жидкости, до значения, имеющего место на поверхности тела. Этим эффектом ограничивается проявление теплового взаимодействия тела с потоком. Никакие другие эффекты, аналогичные оттеснению жидкости, которое, несомненно, существенно осложняет условия динамического взаимодействия тела с потоком, здесь не обнаруживаются. Картина, характеризующая температурные условия теплообмена между твердым телом и потоком жидкости, находится в полном соответствии с кинематической обстановкой, складывающейся в простейшем случае обтекания тонкой пластины. [c.32]

Для случая совпадения в пограничном слое полей относительных парциальных давлений и температур Э. Эккерт и Дж. Гарнет решили систему дифференциальных уравнений тепло- и массообмена при испарении воды со свободной поверхности. Из решения следует, что конвективный перенос вещества с поверхности тела в поток газов (поток Стефана) уменьшает интенсивность тепло-и массообмена. Однако опытные данные (Нестеренко А. А., Лебедев П. Д. и др.) показывают, что в одинаковых температурных и гидродинамических условиях при конвективном подводе тепла и испарении жидкости со свободной поверхности (или из пористых тел) коэффициент теплообмена больше, чем в отсутствие испарения (чистый теплообмен). По мнению А. В. Лыкова [41, 42], это явление можно объяснить попаданием вместе с паром в пограничный слой мельчайших субмикроскопических частиц жидкости, которые в нем испаряются. Таким образом, при обтекании влажной пластины нагретым воздухом испарение жидкости происходит не только внутри пластины, но и в объеме пограничного слоя (объемное испарение). [c.45]

Наряду с гидродинамическим пограничным слоем, определяемым как область, где продольная скорость изменяется от нулевого значения на поверхности тела до значения, соответствующего внешнему потенциальному потоку, возникает понятие о температурном (его иногда называют тепловым) пограничном слое, в котором температура изменяется от температуры поверхности тела, одинаковой или переменной вдоль поверхности тела, до температуры внешнего потока. [c.281]

Температурный пограничный слой при заданном распределении температуры на поверхности тела [c.287]

Основной вывод, который можно сделать, изучая ход кривых на рис. 62. заключается в существенности влияния характера изменения температуры вдоль поверхности на развитие температурного слоя. Так, например, видно, что при возрастании показателя степени в заданном распределении температуры по поверхности тела от отрицательных значений к положительным местная теплоотдача при данной величине р резко возрастает. Резкость этого возрастания ослабевает при переходе от положительных р к отрицательным, т. е. от конфузорных участков пограничного слоя к диффузор-ным. Каково бы ни было р, всегда существует такое отрицательное значение 7, при котором местная теплоотдача на всей поверхности будет равна нулю. При малых отрицательных р, вплоть до предельного случая полностью отрывного обтекания, это значение т близко к Т = - /2- [c.291]

На рис. 17.5.2 показаны типичные кривые изменения температур в координатах х vi у, полученные в твердом теле и воздушной среде. Отметим также хорошее согласие с экспериментальными результатами, полученными для случая, когда несколько изолированных тепловых источников располагаются в точках x/ = 0,25, 0,5 и 0,75. На рис. 17.5.2,6 включены только два источника при x/L =0,25 и 0,75, тогда как третий источник выключен. Температуры поверхности максимальны там, где размещаются источники тепла, причем для стекла эти максимумы более резко выражены, поскольку стекло обладает более низкой теплопроводностью, чем керамика. На этом же рисунке представлены профили температур в области пограничного слоя. В случае одного источника, расположенного в точке x/L = 0,25 (рис. 17.5.2, а), температурный градиент в жидкости на поверхности раздела, —(dt/dy) , убывает вдоль координаты х, что указывает на стремление к адиабатическому режиму ниже по потоку. При наличии нескольких источников указанный градиент увеличивается в окрестности нагревателей, расположенных ниже по потоку. Как и ожидалось, толщина пограничного слоя возрастает вниз по потоку за счет увлечения соседних частиц жидкости. При больших д в некоторых случаях имеет место перенос тепла от жидкости к пластине. [c.481]

На конвективный теплообмен оказывает влияние область потока, прилегающая к поверхности твердого тела, как называемый пограничный слой. В случае конвективного теплообмена кроме динамического пограничного слоя, о котором говорилось в главе I, образуется также тепловой или температурный пограничный слой вблизи поверхности обтекаемого твердого тела. В этом слое температура жидкости меняется от ее значения в потоке до температуры жидкости около стенки эту температуру принимают равной температуре стенки. Толщины теплового и динамического пограничных слоев в общем случае различаются. [c.130]

Рассмотрим теперь несколько подробнее температурные условия процесса. При адиабатическом течении произвольно (по условию) может быть задана только одна температура (температура во входном сечении температура невозмущенного потока). Температура поверхности, равно как распределение температуры (термодинамической) в пограничном слое, устанавливается всецело в зависимости от условий взаимодействия потока с телом и, следовательно, определяется по заданным значениям температуры и скорости. Так, например, как было показано, поверхность, омываемая газом, в условиях теплового равновесия между потоком и телом принимает температуру торможения. [c.46]

Обычно температура на внешней поверхности трубопровода бывает неизвестной. В качестве исходной, как правило, задают температуру внешней среды Г р. Обьино Ф в, поскольку вокруг нагретого тела образуется температурный пограничный слой, через который и происходит теплообмен. Интенсивность этого процесса определяется законом Ньютона [c.188]

Определим теперь ламинарный пограничный слой как область движущейся жидкости, в пределах которой интенсивность процессов конвективного переноса, обусловленных собственно- дви-, жением жидкости и описываемых в уравнениях переноса членами вида V, grad а, где а — либо температура, либо скорость, соизмерима с интенсивностью молекулярного обмена, описывающаяся в уравнениях переноса членами вида div (коэффициент переноса х grad а, где а — либо температура, либо проекция скорости). С помощью этого определения можно оценить порядок толшины пограничного слоя. Покажем это на примере температурного пограничного слоя на поверхности слабоискривленного плоского тела или тела вращения. Вводится система координат, указанная на рис. 1.7. Вырежем из пограничного слоя элементарный объем, образованный плоскостями 5 = 5ц, S = 5о + А5, поверхностью тела /г = О и внешней границей температурного слоя б,. = o , (S). [c.30]

Ураанение (7-3) вместе с уравнениями Навье — Стокса описывает температурное поле вязкого потока. Для обычных потоков числовые значения теплопроводности так малы, что кондуктивный перенос тепла становится заметным только в той области, где конвективный теплообмен мал из-за малых скоростей. Мы знаем, что такая область всегда существует около поверхности твердых тел, потому что там скорость потока уменьшается до нуля. Как следствие этого можно ожидать, что теплопроводность таких потоков следует рассматривать только вблизи твердых поверхностей. Другими словами, ожидается, что будет существовать тонкий слой, вдоль твердой поверхности, в котором теплопроводность равна по значению конвекции тепла, тогда как вне этого слоя перенос тепла теплопроводностью относительно так мал, что им можно пренебречь. Этот слой будет называться тепловым пограничным слоем. Теперь упростим дифференциальное уравнение, описывающее поток тепла в этом тепловом пограничном слое, путем учета порядка малости его членов. Рассуждения будут такими же, как и для гидродинамического пограничного слоя двухмерного потока. Соответственно этому членами в уравнениях (7-3) и (7-4), под которыми стоит нуль, пренебрегают. [c.217]

По фотографии можно определить температурный градиент в воздухе у поверхности тела, а следовательно, и коэффициент теплообмена. Так как наглядна также и толщина пограничного слоя, то этот метод можно с пользой применять при исследовании проблем теплообмена. Такой интерферометр был впервые описан Цендером и Махом. Он был применен Т. Цобелем [Л. 210] при исследованиях в области аэродинамики, а также Р. Б. Кеннар-дом [Л. 211], Э. Эккертом н Э. Зенгеном [Л. 212] три исследованиях в области теплообмена. [c.397]

Эти опыты показывают, что тепло- и массообмен влажных капиллярнопористых тел с окружающим воздухом имеет свою специфику. Большое значение имеет также расположение зоны испарения в капиллярно-пористом теле, а следовательно, и его структура. Тепло, необходимое для испарения, передается не только через пограничный слой у поверхности тела, а также через очень тонкий слой тела к зоне испарения. Этот тонкий слой имеет капиллярно-пористую структуру, при которой перенос тепла и массы происходит путем теплопроводности и диффузии. Этот перенос массы и тепла через слой тела непосредственно влияет на распределение температуры и концентрации пара в пограничном слое влажного воздуха. Б. М. Смольским [4] было показано, что при одинаковой скорости движения, относительной влажности и температуре воздуха, а следовательно, и одинаковом температурном напоре профили температуры и концентрации в пограничном слое зависят от пористой структуры. В частности, коллоидные тела дают профили 1 у) и р1(у), отличные от профилей для капиллярно-пористого тела. У И. С. Мельниковой было показано, что постоянные Л и Л, входящие в формулу (20), зависят от пористости и капиллярной структуры тела. Поэтому внешний тепло- и массообмен капиллярно- [c.113]

Проблема гиперзвукового полета, связанная с возникновением высокотемпературных эффектов при обтекании гиперзвуковых аппаратов, привела к тесному соприкосновению двух разделов физики — аэродинамики и химической кинетики, и таким образом возникла новая область динамики — аэродинамика газа переменного состава. Методы исследования в этой области, как теоретические, так и экспериментальные весьма усложнились, так как движение газа стало определяться не только силовым и температурным полями, но и химическими процессами, в свою очередь зависящими от поля скорости и температуры. Эти эффекты взаимодействия движения с химическими процессами прежде всего возникают в пограничном слое, где картина усложняется из-за разрушения поверхности тел, обтекаемых гиперзву-ковым потоком, пары различных веществ, составляющих материал поверхности, попадая в пограничный слой, взаимодействуют химически с воздухом. Таким образом,,, в пограничном слое происходят многочисленные химические реакции, которые определяют в конечном счете такие важные для практики величины, как аэродинамическое сопротивление тел, тепловые потоки к ним и скорость разрушения поверхности. [c.5]

Рассмотрим процесс испарения при сушке в аппаратах, ц которых имеет место одновременно и испарение, и. конденсация пара. Испарение при сушке (выделение паров влаги, содержащейся в твердом теле,, омываемом потоком нагретых газов) существенно отличается от процессов испарения со свободной поверхности при большой скорости движения жидкости. Если для кипения в условиях вынужденного движения характерна конкуренция двух сильных эффектов (парообразования и движения), то испарение при сушке надо рассматривать как результат двух малоинтенсйвных процессов. Тепловое напряжение при сушке, как правило, весьма незначительно. Вместе с тем, и возмущение, вносимое выделяющимся паром, может лишь слабо повлиять на характер взаимодействия тела с потоком. По существу это влияние сводится к изменению условий в непосредственной близости от поверхности. Выделяющийся пар, проходя через пограничный слой, вызывает изменение температурного и скоростного поля. В связи с этим, изменяется и характер-процесса испарения и, стало быть, сушки вообще. [c.178]

Аналогично скоростному пограничному слою у поверхности испаряющегося в потоке шара должен существовать пограничный диффузионный слой, в котором концентрация пара убывает от Со у поверхности шара до — концентрации в потоке. Ввиду аналогии между уравнениями движения вязкой жидкости и конвективной диффузии при близости коэффициентов кинематической вязкости и диффузии, т. е. при S jsjI, толщины диффузионного 8 и скоростного 8 пограничных слоев также близки друг к другу. То же самое относится и к толщине Ь" температурного пограничного слоя при теплоотдаче от обтекаемого потоком тела. Обычно здесь принимают 8" = 8. [c.55]

В потоке жидкости над плоской пластиной суш ествует гидродинамический пограничный слой, в котором скорость жидкости изменяется от нуля на поверхности пластины до скорости ядра потока на границе пограничного слоя. Если между жидкостью и пластиной происходит массообмен, то образуется также диффузионный пограничный слой, в котором концентрация растворенного вепцества изменяется от равновесного значения на границе с твердым телом до концентрации, равной концентрации в потоке. Подобно тому как температурный и гидродинамический пограничные слои часто имеют разную толп1 ину в одной и той же системе, диффузионный и гидродинамический пограничные слои [c.488]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология