Течение ламинарное теплообмен

Конвективный теплообмен при ламинарном течении [c.101]

С. Теплообмен при ламинарном течении. Задачи, связанные с гидродинамикой и теплообменом при ламинарном течении, являлись предметом аналитических исследований в течение многих лет. В [1] собраны имеющиеся в литературе аналитические решения задач теплообмена при ламинарной вынужденной- конвекции жидкости в круглых и некруглых трубах при различных граничных условиях. Поэтому в последующих разделах представлены только наиболее интересные с инженерной точки зрения решения. [c.234]

Конвективный перенос теплоты происходит вместе с переносом вещества при конвекции в газе и жидкости. При ламинарном течении жидкости по трубе и постоянной температуре стенки теплообмен аппроксимируется формулами (с1 и Г — диаметр и длина трубы) [c.261]

Вопрос о влиянии скорости пара на теплообмен при конденсации на вертикальной охлаждаемой стенке впервые теоретически был исследован Нуссельтом. Задачу решали для случая ламинарного течения пленки конденсата в предположении постоянства скорости парового потока вдоль поверхности конденсации, что позволило пренебречь падением давления на поверхности и внутри слоя пленки, а также изменением касательного напряжения трения на границе раздела фаз в направлении парового потока. При выводе расчетных зависимостей Нуссельт исходил также из постоянства коэффициента трения между паром и пленкой конденсата (С/п = 0,00515) и не учитывал влияние поперечного потока массы-конденсирующегося пара на изменение касательного напряжения. В результате была получена следующая зависимость для отношения коэффициентов теплоотдачи при движущемся и неподвижном паре [c.133]

Кроме вставок и насадок теплообмен в трубах можно интенсифицировать применением шероховатых поверхностей, накаткой упомянутых кольцевых канавок, изменением поперечного сечения трубы ее сжатием. В этом случае даже при ламинарном режиме течения теплоносителя теплоотдача в трубах на 20—100 % выше, чем в гладких трубах. [c.46]

Теплоотдача без изменения агрегатного состояния теплоносителей. Рассмотрим сначала теплоотдачу при течении жидкости в трубах. При вынужденном течении жидкости внутри трубы различают два режима течения ламинарный и турбулентный. При ламинарном течении перенос теплоты от одного слоя жидкости к другому в направлении нормали к стенке происходит благодаря теплопроводности, В то же время каждый слой имеет в общем случае различную скорость продольного движения. Поэтому наряду с поперечным переносом теплоты вследствие теплоп1Юводности происходит также конвективный перенос теплоты в продольном направлении. В силу этого теплообмен при ламинарном режиме течения зависит от гидродинамической картины движения. [c.184]

Во всех случаях движения должен существовать некоторый входной эффект. Кроме того, в неизотермическом случае физические свойства всех жидкостей зависят от температуры и меняются от точки к точке. Поэтому в системе, в которой происходит теплообмен, никогда не развивается одинаковая во всех сечениях картина течения, даже на больших расстояниях от входа. Отсюда следует вывод о том, что понятие развитого ламинарного течения при теплообмене является лишь идеализацией. Однако решение дифференциальных уравнений с учетом изменения физических свойств жидкости весьма затруднительно, так что мы будем считать, что эти свойства постоянны. Для таких идеализированных систем развитое течение достижимо. [c.307]

В формуле (70) величина постоянной С зависит от направления теплового потока. В обычном промышленном теплообменном оборудовании ламинарный режим течения имеет место только в случае применения весьма вязких жидкостей. Вязкость таких жидкостей обычно сильно зависит от температуры. Вследствие этого в случае охлаждения слой жидкости, примыкающий к стенке и имеющий более низкую температуру, будет значительно более вязким и значительно более толстым, чем при нагреве, когда именно этот слой имеет наиболее высокую температуру. Следует иметь в виду, что примыкающий в стенке слой жидкости оказывает определяющее влияние на величину термического сопротивления, так как в непосредственной близости к стенке теплопередача может совершаться только благодаря теплопроводности. [c.57]

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]

Авторы объясняют это следующим образом. Для аппаратов с мешалками критическое значение числа Рейнольдса составляет примерно 20, однако развитое турбулентное движение возникает лишь при Ке 10 , и, следовательно, при Ке 400 преобладает ламинарный характер течения перемешиваемой жидкости. Те же авторы исследовали теплообмен и в аппаратах с перегородками при 4-Ш Не З-10 , при этом были получены более высокие значения коэффициентов теплоотдачи [c.51]

Турбулентный режим течения встречается в практике создания теплообменной аппаратуры несравненно чаще, чем ламинарный. Коэффициенты теплоотдачи при турбулентном режиме выше, чем при ламинарном, поэтому аппаратуру стараются проектировать так, чтобы использовать это преимущество. К сожалению, получение теоретических решений в турбулентной области сопряжено с гораздо большими трудностями, чем в ламинарной, [c.105]

Теория пленочной конденсации по Нуссельту. Задачу о теплообмене при пленочной конденсации неподвижного или медленно движущегося пара при ламинарном режиме течения пленки конденсата впервые теоретически решил Нуссельт при следующих упрощающих предпосылках [c.124]

Теплообмен между стенкой и жидкостью при ламинарном течении пленки. Уравнение конвективного теплопереноса [c.149]

Теплообмен при волновом режиме течения пленки. В результате появления волн на наружной поверхности пленки перенос теплоты поперек нее начинает осуществляться не только за счет теплопроводности, но и путем конвективного переноса. Кроме того, при волновом режиме течения наблюдается уменьшение толщины пленки по сравнению с ламинарной. Теоретическое упрощенное решение этой задачи было впервые выполнено Капицей. В результате получено, что при волновом режиме течения коэффициент теплоотдачи на 21% выше, чем при ламинарном. [c.151]

Теплообмен при турбулентном режиме течения пленки. Если в ламинарной области течения пленки при увеличении числа Рейнольдса происходит уменьшение коэффициента теплоотдачи, то при турбулентном режиме с ростом Re j, возрастает степень турбулентности потока, уменьшается толщина пристенного ламинарного слоя, а коэффициент теплоотдачи увеличивается. [c.152]

Теплообмен при ламинарном течении восходящей пленки. [c.168]

При ламинарном режиме течения закрученной пленки формирование профиля скоростей происходит в основном под действием межфазного касательного напряжения Поскольку теплообмен между стенкой и ламинарной пленкой жидкости определяется только профилем скоростей, то для нахождения коэффициента теплоотдачи а пригодны уравнения, полученные в п. 29. [c.182]

Рис. 3.14. Соотношения, характеризующие теплообмен при ламинарном режиме течения в трубе круглого сечения для трех граничных условий (7т , — средняя температура жидкости) [20].

Приняты следующие допущения 1) твердый недеформируемый полимерный стержень надвигается с постоянной скоростью на нагретый стержень 2) пленка расплава между стержнем из полимера и нагретым металлическим стержнем имеет постоянную толщину 3) течение расплава в пленке ламинарное 4) расплав — ньютоновская жидкость 5) вязкость не зависит от температуры 6)теплофизические свойства постоянны 7) рассматривается установившееся состояние 8) гравитационные силы пренебрежимо малы 9) конвективный теплообмен и диссипативный разогрев в пленке [c.294]

Прежде чем переходить к нахождению профиля скорости, необходимо отметить следующее обстоятельство. Вблизи обтекаемого тела число Рейнольдса, определенное по местным параметрам жидкости, может быть сколь угодно малым. Поэтому в этой области должно существовать ламинарное течение, где трение и теплообмен определяются молекулярным переносом, т. е. > > р-т, Эта часть пограничного слоя называется ламинар- [c.323]

Научные исследования, выполняемые в рамках программы, включали разработку математической модели массообмена в реакторе с зернистым слоем, определение расхода, скорости жидкости, а также теплообменных характеристик при ламинарном течении в каналах некруглого поперечного сечения, параметров совместного тепломассообмена гетерогенных систем. [c.8]

Расход жидкости и теплообмен при ламинарном течении в каналах некруглою поперечного сечения [c.12]

В дифференциальном уравнении, описывающем теплообмен при ламинарном течении, [c.26]

В работе [105] осуществлено экспериментальное исследование влияния переменности теплофизических свойств и теплопроводности стенки на теплообмен и падение давления в полностью развитом ламинарном смешанно-конвективном течении в горизонтальной трубе. Исследовано течение воды или этиленгликоля в нагреваемой стеклянной трубе и в трубе из нержавеющей стали. Предложено следующее корреляционное соотношение для [c.646]

Течение с теплообменом. В рассмотренных выше случаях ламинарного течения не учитывалось изменение температуры и, следовательно, изменение вязкости жидкости как в пределах поперечного сечения, так и вдоль потока, т. е. предполагалось постоянство температуры во всех точках потока. Подобное течение в отличие от течений, сопровождаюнщхся изменением температуры жидкости, называют изотермическим. [c.87]

Рассматривается разностный метод решения системы нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных, описывающих ламинарное течение и теплообмен пластичных дисперсных систем в круглой трубе. Дифференциальные уравнения аппроксимируются неявной симметричной шеститочечной схемой на сетке с переменным шагом система линейных разностных уравнений решается методом прогонки. Описывается методика расчета и приводится блок-схема программы. [c.110]

В условиях дозвуковых скоростей изменение структуры течения сопровождается малыми градиентами температуры на поверхности. В [151 ] показано, что для ламинарного течения применение высокочувствительных ЖК покрытий с шириной области селективного отражения 1.5—2.0 °С и цветной видеорегистрацией оптического отклика позволяет по изменению цвета судить об особенностях вихревой структуры потока и локального теплообмена. Однако в области турбулентного течения влияние малых возмущений на структуру течения и теплообмен на поверхности менее выражено. Использование же более чувствительных покрытий (с шириной области селективного отражения менее 1°С) может быть непрактичным из-за более жестких требований к качеству поверхности, так как при этом наряду с особенностями течения могут визуализироваться и дефекты поверхности. В таком случае более предпочтительными являются менее чувствительные ЖК покрытия в сочетании с высокочувствительной черно-белой видеокамерой и методами цифровой обработки монохроматических изображений. По этой причине в [152] предложен достаточно простой метод регистрации полей температур и тепловых потоков с помощью ЖК. Суть его заключается в том, что для регистрации цвета ЖК покрытия исследуемая поверхность освещается пучком света, пространственно модулированным прямолинейными регулярными полосами. Причем изображение полос разлагается в спектр по координате, ортогональной их направлению. В этом случае изображение объекта при постоянной температуре представляет собой поле соответствующего данной температуре цвета, модулированное прямолинейными полосами с отвечающими этому цвету положениями максимумов. При неоднородности температуры по полю объекта изображение будет иметь разный цвет и соответственно разное положение модулирующих патос для участков с различающимися температурами, что визуально выражается в сдвиге этих полос. Применение черно-белых регистрирующих устройств позволяет четко фиксировать сдвиг полос даже тогда, когда различие цвета вообще не наблюдается или выражено слабо. [c.46]

В связи с этим продольно оребренные трубки применяются обычно при теплообмене в условиях ламинарного течения, которое наблюдается главным образом у вязких жидкостей. Для нарушения стабилизированного ламинарного течения и интенсификации теплоотдачи иногда прибегают к следующему на определенных расстояниях ребра нарезаются и разгибаются в разные сгороны. Это, конечно, несколько увеличивает гидравлическое сопротивление. [c.204]

В литературе представлено. значительное число результатов успешных расчетов (количественно согласующихся с реальностью) турбулентных течений. Однако нельзя утверждать, что всегда достигается хорошее согласно с экспериментом или что все проблемы, связанные с разработкой моделей турбулентности, уже решены. Существенная неопредоленность имеет место в тех областях течения, где существенны гидростатические подъемные силы, а т. лсже в условиях, когда эффективные переносные свой-стпа лишь немного превосходят значения соответствующих параметров при ламинарном течении. Можно ожидать, что ксследования в этой области будут продолжаться еще много лет. прежде чем потребности конструкторов теплообменни-кср будут удовлетворены полностью. [c.40]

Гидродинамически развитое течение в начальном термическом участке. Теплообмен при полностью развитом ламинарном течении жидкости с постоянными физическими свойствами в канале, образованном параллельными пластинами, температура стенок которых постоянна, можно рассчитывать с помощью приведенн[>1х ниже соотношений. [c.234]

Показано, что вибрацня повер.хности улучшает теплообмен как прн ламинарном, так и при турбулентном режимах течения жидкостей в трубах [2]. Наибольшее увеличение коэффициентов теплоотдачи (до 200%) наблюдалось при ламинарном или переходном режиме течения в трубчатом теплообменнике с коицснтрическими трубами, внутренняя труба которо1о вибрировала в поперечном направлении и в прямоугольном канале с гибкой вибрирующей стороной. Сложность оборудования и относительно большие затраты энергии, ио-видимому, исключают этот метод из практического применения. [c.326]

В кольцевом канале теплообменника труба в трубе часто возникает ламинарный или переходной режим течения теплоносителя. В этом случае формирование пограничного слоя по длине ребер оказывает существенное влияние на теплообмен и учитывается в расчетах коэффициентов теплоотдачи. Коэффициенты теплоотдачи при ламинарном или переходном режиме течения могут быть увеличены за счет разделения и перемешивания потока продольными ребрами на определенных интервалах длин. Ребра разделяют поток в радиальном направлении от основания до наружной кромки, которая вызывает закручивание теплоносителя и перетекание его в соседние радиальные каналы. Данный эффект перемешивания обычно учитывается при расчетах коэффициентов теплоотдачи введением длины участка неременшвания по аналогии с длиной участка стабилизации потока. Очевидно, это приводит к увеличению и перепаду давления. Оптимальная длина участка перемешивания 300—1000 мм. [c.19]

Даииый метод так/ (с позволил впервые учесть влияние байпасного потока и перетечек на искажения профиля температур. Температура этих потоков изменяется намного меньше, чем температура поперечного потока В, который непосредственно контактирует с теплообменной поверхностью. Перемешивание возникает в некотором пространстве между перегородками и в конечном счете вблизи кромок. Однако неполное перемешивание, особенно для ламинарного режима течения, приведет к искажению профиля температур, который используется в расчетах средней разности температур. Это, в частности, может привести к опасным последствиям при близки.х значениях температур с обеих сторон и больших перетечках потока , который по принятым допущениям не влияет на теплоотдачу и не смешивается с другими потоками. Из всех нерешенных проблем для потока со стороны кожуха искажение профиля температур является, по-видимому, самой серьезной, п в дальнейпшм будут приложены все усилия, чтобы решить ее с той же точностью, что и гидродинамическую задачу. [c.25]

При числах Рейнольдса, меньших 2000, вихри стремятся замедлиться и происходит переход к ламинарному режиму течения или вязкому течению, причем расстояние перехода увеличивается с числол Рейнольдса. При числах Рейнольдса, больших 2000, образовавшиеся вихри стремятся раздробиться на более мелкие, которые продолжают существовать па больпюм расстоянии вниз по потоку. Теплообмен между поверхностью твердого тела и жидкостью в таком вихревом поле может значительно усилиться за счет турбулентности. [c.49]

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 лyчuJe 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 прп 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]

Петухов Б. С., Юшин А, Я. О теплообмене при течении жидкого металла в ламинарной и переходной областях. — ДАН СССР, т. 136, 6. с 1321—1324. [c.219]

Значения tax и вых определяют экспериментально. По ним при известном давлении на входе и на выходе из трубы находят значения Лвк и йиых. Для измерения оых иримеияют смесительные устройства, теплоизолированные от окружающей среды. Наиболее эффективны смесители, состоящие из набора чередующихся по ходу потока дисков с центральными и периферийными отверстиями. Количество дисков, обеспечивающих полное перемешивание жидкости и выравнивание температуры, подбирают опытным путем. Для турбулентных течений обычно достаточно четырех-пяти дисков (см, рнс. 8.27). Для ламинарных течений степень перемешивания может зависеть от числа Re перед смесителем. Для жидкостей с переменной теплоемкостью, например, при сверхкритическом давлении необходимо учитывать падение давления в смесителе (для адиабатных условий можно считать, что в смесителе происходит дросселирование при ft= onst). По измеренной температуре и давлению за смесителем находят энтальпию, которую принимают за энтальпию на выходе из трубы Лвых. Температуру за смесителем измеряют термопарами, помещаемыми в металлические гильзы (капилляры). Спай термопары должен иметь хороший тепловой контакт с гильзой (часто их приваривают к гильзе). Для уменьшения погрешностей измерения, связанных с отводом теплоты по гильзе, принимают меры, улучшающие теплообмен потока с гильзой сужают проходное сечение для увеличения скорости пото-1са, развивают поверхность контакта гильзы с потоком в месте расположения спая, помещая на конце гильзы звездочки из металлов с большой теплопроводностью. [c.427]

В работе [108] осуществлено аналогичное экспериментальное исследование с целью определить влияние естественной конвекции на теплообмен при течении воздуха в горизонтальной трубе при постоянной плотности теплового потока на стенке. Был сделан вывод, что при Re Ra = 10" вторичное течение становится весьма интенсивным и образуется пара симметричных горизонтальных вихрей. При Re Ra = 10 естественная конвекция оказывает заметное влияние на теплообмен в ламинарном течении. Было найдено, что критическое число Гейнольдса, при котором происходит переход к турбулентному режиму течения, зависит как от числа Рэлея, так и от уровня турбулентности втекающей жидкости. При высоких уровнях турбулентности на входе в трубу и отсутствии нагрева критическое число Рейнольдса составляет около 2000 и возрастает при увеличении числа Рэлея. Это объяснялось влиянием вторичного течения, подавляющего турбулентность. С другой стороны, при низком уровне турбулентности на входе критическое число Рейнольдса заметно выше (примерно 7700) и снижается при увеличении числа Рэлея. Усиливающееся вторичное течение вызывает переход к турбулентному режиму при меньших Re. На основании экспериментальных данных предложено следующее корреляционное соотношение аля критического числа Рейнольдса при низком уровне турбулентности течения во входном сечении трубы [c.644]