Естественная конвекция распределение температур

В горизонтальных щелях между двумя плоскими поверхностями процессы естественной конвекции среды и теплоотдачи определяются расстоянием между поверхностями (высотой щели) и распределением температур стенок. Если температура верхней стенки больше, то циркуляция среды в щелевом зазоре может отсутствовать и перенос теплоты сверху вниз рассчитывается как теплопроводность плоской стенки, состоящей из неподвижной среды, находящейся между поверхностями. При иных условиях между поверхностями возникают конвекционные токи непростой конфигурации (рис. 4.13). Внутри тонких вертикальных или наклонных прослоек вследствие взаимного влияния противоположных поверхностей разной температуры также могут возникать замкнутые контуры циркуляции среды, заполняющей пространство щели. В прослойках шаровой или горизонтальной цилиндрической формы циркуляционное движение среды за счет разности плотностей будет наблюдаться в той части зазора, где имеется вертикальный градиент температуры стенки (зона /), а в нижней зоне II среда практически неподвижна (рис. 4.14). [c.77]

Передача тепла конвекцией происходит только в жидкостях и газах путем перемещения их частиц. Перемещение частиц обусловлено движением всей массы жидкости или газа (вынужденная или принудительная конвекция), либо разностью плотностей жидкости в разных точках объема, вызываемой неравномерным распределением температуры в массе жидкости или газа (свободная, или естественная, конвекция). Конвекция всегда сопровождается передачей тепла посредством теплопроводности. [c.364]

При работе гальванических ванн приходится часто сталкиваться с явлениями естественной конвекции. Естественная конвекция вызывается изменением плотности раствора при протекании электродного процесса. Изменение плотности связано с расходом реагирующего вещества, а также с неравномерным распределением температуры. Естественная конвекция возникает в условиях, если градиент плотности раствора направлен перпендикулярно к полю тяжести или так, что плотность возрастает вверх. Наиболее просто описывается естественная конвекция к гладкой пластинке, расположенной вертикально в поле тяжести. Значительно сложнее теоретически обработать естественную конвекцию при горизонтальном расположении электрода, когда вблизи поверхности могут возникать турбулентные вихревые потоки. Эффективная толщина диффузионного слоя при естественной конвекции к вертикальной пластинке выражается уравнением [c.167]

При работе гальванических ванн приходится часто сталкиваться с явлениями естественной конвекции. Естественная конвекция вызывается изменением плотности раствора при протекании электродного процесса. Изменение плотности связано с расходом реагирующего вещества, а также с неравномерным распределением температуры. [c.177]

Естественно, что то же самое произойдет при нагревании твердого тела произвольной формы, только распределение температуры по телу будет иметь более сложный вид. При нагревании жидкости или газа может начаться относительное перемещение слоев вещества, имеющих разную температуру, — конвекция, которая существенно ускорит процесс выравнивания температуры в системе. Еще больше можно ускорить выравнивание температуры механическими воздействиями — перемешиванием или встряхиванием. [c.178]

Довольно часто значительный интерес в приложениях может представлять взаимодействие между двумя течениями по обеим сторонам тонкой стенки. Такого рода сопряженный теплообмен в системе жидкость — жидкость рассматривался в работах [86, 87] для случая естественной конвекции на одной стороне стенки и вынужденной конвекции — на другой. Оба течения связывались между собой посредством условий непрерывности температур и тепловых потоков на стенке, что приводило к существенному усложнению получаемых численных рещений. Описываемый случай представляет собой взаимодействие двух процессов конвекции с различными пространственными распределениями коэффициентов теплоотдачи конвекцией на обеих поверхностях тонкой стенки. При переносе тепла конвекцией и теплопроводностью граничное условие для температуры на поверхности раздела также является результатом взаимодействия на поверхности раздела распределенных процессов в обеих областях. Это обстоятельство существенно усложняет анализ вследствие эллиптического характера механизмов переноса энергии теплопроводностью. Был проведен ряд исследований такого взаимодействия между вынужденной конвекцией в каналах и теплопроводностью стенок (см. обзорную работу [80]). Аналогич- [c.478]

Естественно, что то же самое произойдет при нагревании твердого тела произвольной формы, только распределение температуры по телу будет иметь более сложный вид. При нагревании жидкости или газа может начаться относительное перемещение слоев вещества, имеющих разную температуру,— конвекция, которая существенно ускорит процесс выравнивания температуры в системе. Еще [c.204]

Задача, следовательно, сводится к определению всех составляющих скорости движения ионов к электроду и особенно влияния перемешивания. Практически электролит перемешивается в результате естественной и искусственной конвекции. Естественная конвекция обусловлена главным образом неравномерным распределением температуры в растворе и газовыделением у электродов. Такая конвекция влияет на перенос ионов и на распределение плотности тока на электродах, но трудности ее расчета делают теоретические выводы в этом направлении весьма сомнительными. Поэтому с точки зрения теории и практики электрохимических исследований важно рассмотреть закономерности искусственной конвекции. При помощи искусственного перемешивания можно значительно увеличить скорость доставки реагирующих веществ к поверхности электродов и тем самым намного повысить предельную плотность тока, что необходимо при практическом осуществлении ряда технологических процессов. [c.278]

Было показано, что для естественной конвекции от вертикальной поверхности в покоящейся окружающей среде условие d = Nx приводит к автомодельному решению. Рассмотреть распределение температуры [c.169]

Более подробное измерение характеристик турбулентности проведено в работе [143] при естественной конвекции около изотермической поверхности. Получены профили продольной и поперечной составляющих средней скорости й, й, а также профили средней температуры. Приведены распределения интенсивности турбулентных пульсаций u , v и а также ковариаций ы Г, 1) , и и, коэффициенты корреляционных функций, спектры и взаимные спектры. [c.58]

Пограничный слой, возникающий при естественной конвекции вблизи полубесконечной вертикальной пластины конечной толщины, рассматривался в работе [42]. Предполагалось, что в пластине имеются произвольным образом распределенные источники тепла, причем выделяемая ими энергия рассеивается в жидкости за счет ламинарной естественной конвекции в установившемся режиме. Используя преобразование Фурье для уравнений теплопроводности и метод разложения в ряд для уравнений пограничного слоя, авторы работы [42] построили распределения температуры и теплового потока в пластине. Проведено исследование ламинарной естественной конвекции около конического, обращенного вершиной вниз ребра [54]. При этом процесс теплопроводности в ребре считался одномерным, а для описания течения использовались приближения типа пограничного слоя, что позволило получить соответствующие профили скоростей и температур. Исследовались течение около вертикальной пластины конечной толщины при постоянном тепловом потоке на ее поверхности и условия кондуктивной теплопередачи в пластине. Геометрическая схема этого случая представлена на рис. 17.5.1, в. Условие постоянства теплового потока приводит к появлению поперечного температурного градиента при у = О, который и обусловливает развитие процесса теплопроводности внутри пластины. [c.480]

Рис. 3.35. Распределение в вулканизаторе непрерывного действия с неподвижным перезарядчиком д —удельных тепловых потоков, обусловленных излучением и естественной конвекцией б —удельных тепловых потоков по длине и секциям — длина тоннеля / — расстояние секции от начала тоннеля — температуры на поверхностях нагревателей и форм / — - 100 0

Результаты выполненных опытов позволяют не только констатировать отдельные экспериментальные факты, а также сформулировать ряд выводов, дать пояснения, объясняющие эти факты. Замечено, что незначительное смещение тигля относительно нагревателя приводит к изменению поля температур в расплаве, сказывается на качестве выращиваемых слитков. Установка тигля на 5—10 мм выше верхней кромки нагревателя способствовала перераспределению тепловых потоков в расплаве. Такое размещение тигля соответствовало тому, что /б часть его боковой поверхности располагалась вне зоны нагревателя. Очевидно, что в этом случае подогрев расплава главным образом осуществлялся за счет потоков теплоты снизу, через днище тигля. В таких условиях создавалась благоприятная ситуация для возникновения потоков массы расплава за счет естественной конвекции, что в конечном счете приводило к интенсивному его перемешиванию, равномерному распределению примеси в объеме тигля. С поверхности расплава отводилось большее количество теплоты, так как она была выдвинута в более холодную зону печи, ближе к элементам установки, имеющим более низкую температуру. Увеличение стоков теплоты с поверхности непременно должно вызывать увеличение осевых градиентов температуры в расплаве и создавать тем самым условия для устойчивого режима выращивания монокристалла. Первый и второй факты были отмечены в процессе проведения опытов. [c.211]

При наличии газа в реакторе в некоторых случаях возможен также теплообмен за счет естественной конвекции. По этой причине при использовании термовесовых методов необходим тщательный контроль однородности распределения температуры по образцу, в особенности в условиях низких температур и низких давлений, когда теплопередача путем излучения, а также за счет теплопроводности и конвекции газа может оказаться неэффективной. [c.68]

Грузовые помещения рефрижераторных вагонов отапливаются трубчатыми электронагревательными элементами, размещаемыми у торцовых стен вагонов. В грузовых помещениях 5-вагонных рефрижераторных секций и автономных рефрижераторных вагонов электронагреватели находятся в потоке воздуха, создаваемого вентилятором воздухоохладителя. В грузовых вагонах рефрижераторных поездов и 12-вагонных рефрижераторных секций электронагреватели не находятся в потоке воздуха, но воздух, нагретый электронагревателями, за счет естественной конвекции поднимается вдоль торцовой стены в верхнюю часть вагона и попадает в зону действия вентиляторов, обеспечивающих равномерное распределение температур по объему грузового помещения. [c.162]

Анали.з размерностей системы уравнений конвективного теплопереноса при наличии одновременно эффектов вынужденной и естественной конвекции. Требуется определить скорость тепловых потерь в метеорологической установке, изображенной на рис. 10-7, согласуясь с данными, полученными на геометрически подобной модели меньшего размера (отношение линейных размеров 1 5). Температуру поверхности натуральной установки, температуру воздуха, а также скорость и направление ветра можно считать заданными. При анализе учесть, что теплоперенос может осуш ествляться одновременно механизмами вынужденной и естественной конвекции. Поэтому распределение приведенных скоростей следует рассматривать как функцию одновременно чисел Рейнольдса и Грасгофа. Желательно, чтобы в модельном эксперименте в качестве внешней среды был применен воздух и чтобы динамическое подобие между модельным и полномасштабным аппаратами поддерживалось с помощью изменения давления и скорости воздуха. Температурную зависимость физических свойств воздуха можно не принимать во внимание. [c.323]

Передача тепла конвекцией от поверхности твердого тела к жидкости (газу) или обратно, а также конвективное распространение тепла в жидких или газообразных веществах происходит в результате перемещения молярных частиц, состоящих из большого числа молекул этих веществ. Перемещение таких частиц обусловлено либо движением всей массы жидкости (газа) под влиянием внешнего воздействия (принудительная конвекция), либо является следствием разности плотностей вещества в различных точках пространства, вызываемой неравномерным распределением температур в массе вещества (естественная конвекция). Конвекция всегда сопровождается передачей тепла посредством теплопроводности. [c.271]

Аналогичное протекание этих процессов возможно только в том случае, если существует линейный характер распределения температуры и концентрации пара в пограничном слое и если разность концентраций у поверхности испарения н в окружающей среде мала. Для условий идентичности дифференциальных уравнений переноса тепла и массы, а также граничных условий степенной вид функций массообмена должен быть одинаковым со степенным видом функций теплообмена, не осложненного массообменом, и может быть представлен для естественной и вынужденной конвекции следующими уравнениями [c.23]

При вязкостно-гравитационном режиме, помимо влияния изменения вязкости, распределение скоростей в сильной мере зависит от интенсивности и направления токов естественной конвекции, обусловленных разностью плотностей менее и более нагретых частиц жидкости. При отсутствии вынужденного движения и определенном изменении температуры распределение скоростей при естественной конвекции жидкости имеет вид, изображенный на рис. 4-8. [c.206]

На рис. 48, а стрелками 12 показаны характерные направления конвективных потоков в зоне. В общем случае это сложная многоконтурная газодинамическая система, описываемая нелинейными интегральными уравнениями. Для их решения необходимо предварительное экспериментальное определение газодинамических сопротивлений в каждой ветви и коэффициентов теплоотдачи, которые являются функцией расхода и геометрии обтекаемых потоком элементов тепловой зоны. Средства управления естественной конвекцией в технологической зоне — изменение указанных сопротивлений и изменение распределения температуры по высоте системы. На рис. 48, а показан один из использованных приемов с помощью отверстий 11 в экранах 9 созданы [c.141]

Охлаждение вытягиваемых образцов из алюминия и его сплавов осуществляется за счет одновременного действия искусственного принудительного и естественного конвективного теплообмена, причем на небольшом участке изделия (в зоне обдува воздухом) основная роль принадлежит принудительному охлаждению. По мере выхода исследуемого участка образца из зоны обдува, она переходит к естественной конвекции. Характер кривой распределения скорости охлаждения по длине вытягиваемого изделия сходен с кривой распределения градиента температуры. [c.202]

Турбулентность, вызывающая охлаждение пламени, например, турбулентность за счет перемешивания с холодным воздухом, может привести к отклонению реального состава продуктов сгорания от расчетного (к неполному сгоранию). Охлаждение пламени вследствие естественной и вынужденной конвекции и неполнота сгорания вследствие охлаждения могут не препятствовать установлению равновесного распределения энергии в газах, однако обусловливают более низкие значения температур по сравнению с адиабатическими. [c.28]

Эта система совместных и неразделяющихся уравнений, описывающая процессы естественной конвекции, является достаточно сложной. Движение возникает из-за переменности местной плотности р в уравнении (2.1.2), которая изменяется вследствие изменения температуры. Переменная плотность в уравнениях (2.1.1) и (2.1.2) становится известной лишь после решения температурного уравнения. В это уравнение в свою очередь обязательно входит скорость. Таким образом, распределения р, р, V и / в пространстве, а иногда и во времени т необходимо находить одновременно, решая пять скалярных уравнений и уравнение состояния для р. [c.34]

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]

Опыты проводились в условиях естественной конвекции воздуха и периодического радиационного нагрева с помощью инфракрасного нагревателя, установленного над поверхностью слоя. Механизм переноса влаги изучался при следующей комбинации режима сушки. В течение первых двенадцати часов поддерживался радиационно-конвективный режим — РК (с обогревом), который в последующие 12 часов сменялся конвективным — К-режимом — РК+К. Интенсивность радиационного излучения составляла 0,51 кал1см мин. Распределение температур в слоях толщиной 20 и 40 мм, а также в монолите определялось полупроводниковыми термосопротивлениями, соединенными с мостовой измерительной схемой. [c.383]

О естественной конвекции в горизонтальной трубе, по которой в осевом направлении течет электрический ток (рис. 5). Для центральной части трубы уравнения, описывающие процесс, являются такими же, как и для вертикальных пластин при С = 0 электромагнитное поле идентично полю бесконечно длинного цилиндрического проводника. И в этой задаче он использовал степенные ряды и нащел, что приближение нулевого порядка дает такое же распределение температуры и магнитного поля, какоеполучает-ся в классической задаче оджо-улевом нагреве длинной цилиндрической проволоки. Однако наличие температурных градиентов в жидкости вызывает ее неравномерное движение, как это показано на рис. 5, ЧТО сказывается на распределении плотности тока и магнитного поля. По мере увеличения % образуются конвективные ячейки, причем и в изотермическом случае мон ет существовать течение, направленное вверх в центральной части канала и вниз у его боковых стенок. Автор не исследовал устойчивость такого течения. Следует также отметить, что в этой задаче электрострикционные силы могут быть весьма существенными (см. раздел П1,А). [c.28]

Ютек и др. [304—307], Коул и Вайнгард [308], Хэрл [309, 310], а также Хэрл и др. [311] исследовали потоки жидкости в длинных горизонтальных сосудах (лодочках) при выращивании кристаллов из расплава. Такие потоки, возникающие без перемешивания или иного вносимого извне перемещения, называются естественной, или тепловой, конвекцией и обусловлены различием плотностей и действием сил тяготения. Известны теоретические исследования родственных задач, в том числе задач о конвективном переносе тепла от нагретой вертикальной пластины [284], о переносе тепла между двумя близко расположенными вертикальными пластинами [312] и о переносе тепла между двумя подогреваемыми снизу горизонтальными пластинами [213] (классическая задача Рэлея — Бенара). Однако частный случай тепло- и массопереноса в длинном горизонтальном сосуде, температура жидкости на концах которого различна, по-видимому, теоретически не исследован. Некоторое представление о распределении потоков в таком сосуде при естественной конвекции дает модельный опыт, поставленный Россби [313]. В этом опыте прозрачный сосуд с прозрачной жидкостью помещали на горизонтальном алюминиевом бруске, который служил основанием контейнера. Вдоль этого бруска создавали градиент температуры. Распределение потоков было видно по движению взвешенных частиц алюминия. По дну контейнера шел поток от холодного конца к более теплому, затем у нагретого конца он поднимался, шел по поверхности от горячего конца к холодному и там опускался кроме того, по всей длине контейнера существовали потоки, опускающиеся от поверхности вниз. Слой жидкости на дне был холоднее, чем у поверхности контейнера. На фиг. 44 [306] схематически представлены такие же потоки, которые наблюдались визуально в горизонтальной лодочке с прозрачным расплавом хлористого натрия при скорости потоков около 2,5 см/с. Наряду с ними видны и ячейки с восходящими и нисходящими потоками. При продольных градиентах температуры около 30°С/см наблюдаемые потоки были по большей части [c.522]

Численные расчеты проведены на примере реакции жидкофазного синтеза Д-пирана из акролеина и бутилвинило-вого эфира. Полученные физико-химические и геометрические характеристики приведены в [93, 96]. На рис. 6.20 и 6 21 показаны распределения функции тока, полей температур и концентраций реагента. Расчеты, включающие в системы уравнений, описывающих процесс, члены, ответственные за естественную конвекцию, показали в объеме реактора развитие интенсивного циркуляционного движения, что соответствует турбулентному движению (см. рис. 6.20). При этом циркуляционные вихри наблюдаются для распределения как температуры, так и концентрации (см. рис. 6.21а), т. е в реакторе появляется самоорганизующаяся [c.448]

Высота пламени, следовательно, является некоторой функцией от iD/16d , но форма пламени остается пеизве-сгпон и, вероятно, зависит от естественной конвекции и распределения температуры во фронте пламени. [c.117]

Результаты измерений показателей теплового режима кристаллизации приведены в диапазоне скоростей от 12 до 190 мм X Хмин , причем минимальные скорости получены при охлаждении образцов естественной конвекцией. На рис. 65 представлены кривые распределения температуры в вытягиваемых образцах из сплава марки В-95 для четырех различных скоростей. [c.200]

На основе рассмотрения и параметризации радиационных характеристик взаимодействия океана и атмосферы построены малопараметрические энергобалаисовые модели климата, первые из которых были разработаны Будыко [41, 42] и Селлерсом [536, 537]. Такие модели основаны иа законах сохранения и параметризации интегральных энергетических характеристик через приземную температуру, которая является основной естественной переменной модели. Дальнейшее развитие такого рода моделей связано с учетом сезонного хода и вертикальной структуры атмосферы [5, 202, 495]. Энергобалансовые модели смогли достоверно описать меридиональное распределение приземной температуры и ее сезонные изменения. Подробный анализ такого рода моделей приводится в [145, 308]. Широкие возможности представляют также радиационно-конвективные модели климата, позволяющие, установив равновесие радиации и конвекции, описать многие важные особенности распределения характеристик атмосферы с высотой [145, 146]. Исследование радиационной энергетики земной климатической системы на основе экспериментов с простыми моделями и по натурным данным является важнейшей задачей современной теории климата. Многие возможности такого исследования изложены в монографиях и обзорных статьях [15, 71, 207, 301, 302]. [c.27]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология