Естественная конвекция горизонтальных

На графике на рис. 3-12 приведены значения в зависимости от температуры загрузки и условий конвекционной теплоотдачи. Остальные кривые на графике соответствуют охлаждению в условиях естественной конвекции горизонтальных цилиндров диаметром 20, 50 и 100 мм, а также плоских поверхностей (вертикальной и горизонтальной) и охлаждению этих же тел в вынужденном потоке воздуха со скоростью 2 м/сек (поток направлен поперек цилиндра и вдоль плоскости). Температура воздуха принималась равной 0° С. [c.132]

В настоящее время имеется значительное число теоретических и экспериментальных исследований тепло- и массопереноса при естественной конвекции в горизонтальных зернистых слоях. Однако больщинство из них выполнено для слоя, заполненного жидкостью, применительно к задачам подземной гидродинамики и нефтедобывающей промышленности. Обзор этих исследований содержится в работах [19, 20]. [c.109]

Анализ зависимостей на рис. IV. 3 показывает, что при увеличении критерия Релея от 40 до - 100 интенсивность конвективного теплопереноса в слое растет линейно в соответствии в выведенной выше зависимостью (IV. 11). В дальнейшем влияние На на конвективный теплоперенос ослабевает. Это можно объяснить тем, что при интенсивности конвективного теплопереноса, соизмеримой с передачей теплоты теплопроводностью (ф 2), конвекция оказывает существенное влияние на формирование профиля температуры в слое, линейность которого при этом нарушается. С увеличением Ра также большую роль должно играть дополнительное термическое сопротивление конвективному теплопереносу у стенок, ограничивающих слой. При На 300 происходит перелом в ходе некоторых зависимостей на рпс. IV. 3, связанный с изменением характера циркуляции жидкости. Аналогичный характер зависимостей при естественной конвекции в горизонтальных прослойках зафиксирован в работах [24, 25]. [c.110]

Естественная или свободная конвекция, вызываемая разностью плотностей в различных точках раствора, может оказывать существенное влияние на массоперенос, особенно при разделении растворов электролитов, плотность которых сильно зависит от концентрации. В аппаратах с горизонтальными плоскими мембранами естественная конвекция может вносить большой вклад в общий массоперенос, при [c.177]

Для горизонтальных круглых труб может быть использована эмпирическая формула Михеева [72], учитывающая естественную конвекцию [c.105]

Анализируя литературные данные, авторы 17] установили границы области параметров, в которой становятся важными эффекты естественной конвекции прн течении в трубе. Полученные результаты для горизонтальной трубы приведены иа рис. 6. [c.124]

В [20] получена эмпирическая корреляция данных для полностью развитой чистой естественной конвекции воздуха в горизонтальной трубе. Это выражение, обобщенное в [18] [c.319]

Естественная конвекция происходит вследствие движений жидкости (газа), вызванных изменениями ее плотности. Следовательно, например, при контакте воздуха со стенками аппарата (рис. 1У-23) он нагревается и под действием естественной тяги поднимается вверх, уступая место новым порциям холодного воздуха. Очевидно, механизм естественной конвекции будет различным для вертикальных стенок и горизонтальных, повернутых вверх или вниз. [c.323]

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]

Аппарат горизонтального типа с горизонтально расположенной теплопередающей поверхностью показан на рис. V.28, а. Такое конструктивное решение значительно упрощает монтаж и обслуживание аппарата и кроме того позволяет полностью использовать подъемную силу нагретого воздуха, особенно при работе аппарата в режиме естественной конвекции. Основной недостаток горизонтальных ABO — большая занимаемая ими площадь — она в 4— 10 раз больше, чем площадь, занимаемая кожухотрубчатыми аппаратами. Однако, поскольку они не требуют строительства градирни и могут устанавливаться над оборудованием, эстакадами и др., этот недостаток можно считать несущественным. [c.419]

В опытах при больших температурных напорах (фиг 7, в) коэффициенты теплопередачи низки во всей области кипения жидкости даже при очень малых паросодержаниях. Это явление объясняется появлением паровой пленки, аналогичной образующейся при кипении на наружных поверхностях горизонтальных труб в условиях естественной конвекции при высоких температурных напорах [21]. [c.45]

Рассмотреть сферу диаметром 10 см, горизонтальный цилиндр диаметром 10 см и пластину высотой 10 см. Площадь каждой из этих поверхностей одинакова. Найти теплоотдачу естественной конвекцией для этих трех тел, если температура поверхности на 100° выше температуры окружающего воздуха, равной 20 °С. Найти также теплоотдачу сферы в отсутствие течения жидкости, решив уравнение теплопроводности. Можно ли это сделать для двух других тел Дать объяснение. [c.325]

Противоположная ситуация, когда более теплая и соленая вода располагается под слоем более холодной и пресной воды, относится к случаю За, поскольку все производные dt/dx, d /dx и dp/dx отрицательны. Такая система является гравитационно устойчивой. Однако естественная конвекция еще может возникнуть. Штерн [84] впервые заметил, что в этих условиях линейная мода неустойчивости является пульсирующей, что позволяет высвободиться потенциальной энергии, аккумулированной в тепловом поле. В дальнейшем было обнаружено [85], что позднее в такой системе происходит горизонтальное расслоение. На рис. 6.9.7 показано, что происходит при подогреве снизу первоначально устойчиво стратифицированной пО степени солености жидкости, имеющей постоянную температуру. После начальной колебательной неустойчивости создается слои- [c.422]

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]

Первые количественные сведения о характеристиках смешанной конвекции около длинных нагреваемых проволок были получены в экспериментальном исследовании [28]. Было установлено, что при поперечном обтекании горизонтально расположенной проволоки горизонтальным потоком воздуха можно пренебречь влиянием естественной конвекции, если Ре>0(0г /3). Более того, при некоторых условиях число Нуссельта может быть даже меньше соответствующего значения для естественной конвекции. Это странное явление впервые отмечалось, видимо, в работе [135]. В общем случае метод векторного сложения чисел Нуссельта для вынужденной и естественной конвекции, предложенный в работе [186], нельзя признать правильным. [c.599]

В работе [56] выполнено экспериментальное исследование смешанной конвекции около горизонтального цилиндра в воздухе для трех случаев, когда выталкивающая сила действует в одном направлении с вынужденным потоком, в противоположном и в поперечном. В различных случаях получаются различные условия, при которых влияние естественной конвекции можно считать несущественным. Работа [156] посвящена экспериментальному исследованию смешанной конвекции около горизонтальной трубы, обтекаемой горизонтальным воздушным потоком. Получены критерии, определяющие переход от режима естественной конвекции к режиму смешанной конвекции,. [c.599]

Влияние числа Прандтля жидкости и относительного удлинения L/D цилиндра на теплообмен при обтекании горизонтально расположенной проволоки вертикальным потоком было исследовано в работах [47, 48]. В условиях естественной конвекции величина L/D, необходимая для того, чтобы считать длину проволоки бесконечной, т. е. пренебречь трехмерными концевыми эффектами, явно меньше, чем в условиях смешанной или вынужденной конвекции. Однако для всех режимов необходимая вели- [c.600]

В вертикальных внутренних смешанно-конвективных течениях, рассмотренных в разд. 10.6, выталкивающие силы либо действуют в одном направлении с вынужденным потоком, либо противодействуют ему. В таком случае выталкивающие силы и, следовательно, результирующие характеристики переноса симметричны относительно оси трубы или средней плоскости между двумя поверхностями, расположенными параллельно друг другу. Однако на горизонтальные внутренние течения естественная конвекция оказывает иное влияние, поскольку выталкивающие силы действуют перпендикулярно направлению вынужденного потока. При возрастании выталкивающих сил симметричное вынужденное течение, наблюдающееся в случае отсутствия естественной конвекции, существенно искажается. В случае течения [c.641]

Рассмотрим вынужденное течение в горизонтальной трубе с постоянной температурой стенки to, которая выше температуры жидкости во входном сечении трубы tu Поскольку вблизи стенки тепло передается жидкости, начинается вторичное течение. В окрестности входного сечения влияние естественной конвекции на теплообмен остается слабым. Однако при движении по потоку оно усиливается и становится максимальным, когда достигается максимум температуры, обусловленный нагревом все большей части жидкости. Затем это влияние ослабевает, когда средняя температура жидкости приближается к температуре стенки. [c.642]

В работе [98] представлены результаты экспериментального исследования ламинарного смешанно-конвективного течения воздуха в нагреваемой горизонтальной трубе круглого сечения с изотермической стенкой. Был использован ненагреваемый начальный участок для обеспечения условий развития профиля скорости перед входом воздуха в нагреваемую секцию. Экспериментальные данные были получены в диапазонах 1 << Gr < <С 1000 и 100 С Re < 900. Было отмечено, что вторичное течение, обусловленное естественной конвекцией, накладывается на основное и вызывает повышение тепловых потоков. При низких числах Рейнольдса длина начального теплового участка уменьшается. Было подчеркнуто, что обобщить результаты измерения теплового потока довольно сложно. [c.644]

В работе [132] проведен расчет влияния естественной конвекции на первоначально полностью развитое ламинарное течение в горизонтальной изотермической трубе. При больших числах Прандтля численные результаты были получены для Ра < [c.647]

Влияние естественной конвекции на вынужденное течение в горизонтальном кольцевом канале исследовалось в работе [57] с помощью метода возмущений при низких числах Рэлея и с помощью конечно-разностного метода — при высоких числах Рэлея. Рассматривалось полностью развитое ламинарное течение в случае, когда одна стенка равномерно нагревалась, а вторая была теплоизолирована, и в случае, когда обе стенки равномерно нагревались. Рассчитаны характеристики теплообмена и особенности вторичного течения при Рг = 1 и отношениях диаметров стенок, равных 1,5 2 4 и 6. Возрастание числа Рэлея и изменение тепловых граничных условий приводят к заметному изменению картины вторичного течения. При нагреве одной стенки образуются две ячейки вторичного течения, симметричные относительно вертикальной оси. При нагреве обеих стенок количество ячеек возрастает до четырех, по две с каждой стороны вертикальной оси. Результаты расчета теплового потока вполне удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными [77]. [c.650]

Температура горизонтальной нагреваемой поверхности на 10 °С превышает температуру окружающего воздуха, равную 25 °С. Поверхность обдувается внешним потоком со скоростью от О до 5 м/с. Определить, станет ли при некоторой скорости влияние естественной конвекции несущественным. [c.663]

При неодинаковой температуре в сечении возникает естественная конвекция и создается подъемная сила. Это влияет на п[)офиль скорости, причем характер изменения профиля скорости зависит от того как расположена труба, вертикально или горизонтально, и совпадают ли направления свободного и вынужденного движений или они противоположны. Для вертикальной трубы в случае совпадения направлений свободного и вынужденного течений (при охлаждении капельной жидкости и подаче ее сверху или нагреве жидкости и подаче ее снизу) у стенки трубы скорость возрастает, а в центре уменьшается (рис. 1.7, а). В случае противоположно направленных свободного и вынужденного течений (при охлаждении капельной жидкости и подаче ее снизу или нагревании жидкости и подаче ее сверху) скорость у стенки трубы становится меньше, а в центре больше (рис. 1.7, 6). [c.21]

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]

В 1963 г. авторы [29, 30] с помощью конечно-разностного метода получили решение для двумерной ламинарной естественной конвекции в прямоугольном канале с обогреваемой и охлаждаемой вертикальными стенками и с теплоизолированными или частично теплопроводными горизонтальными стенками. Результаты этого и многих последующих решений, полученных с помощью метода конечных разностей и метода взвешенных невязок, показали их применимость в пределах более широкой области пара-метроЕ. В этой связи эти результаты использовались здесь вместе с экспериментальными данными для оценки корреляционных уравнении. [c.300]

Вибрацию поверхностен ншроко и )учали в лабораторных условиях. Преобладали исследования горизонтальных цилиндров, которые вибрировали как в гори.чон-тальном, так и в нертикальном напранлениях. Коэффициенты теплоотдачи можно увеличить при этом в 10 раз для колебаний как с низкой частотой (высокой амплитудой), так и с высокой частотой (низкой амплитудой). Хотя улучшение теплоотдачи может быть очень значительным, необходимо признать, что естественная конвекция является малоэффективным видом теплообмена. Так как при максимальной интенсификации средняя скорость поверхности по всему цилиндру меньше I м/с, более практично организовать стационарное вынужденное течение. Конструкторы обеспокоены также тем, что такие интенсивные вибрации могут привести к разрушению оборудования. [c.323]

Можно также классифицировать воздухоохладители по ориентации пучков оребренных труб. Хотя большинство пучков располагается горизонтально или почти горизонтально, имеются крупные установки, в которых пучки установлены в вертикальной плоскости. Кроме того, существуют установки, в которых пучки наклонены под углом 30—45 к вертикали. Их обычно называют воздухоохладителями с А-образной или У-образной рамой в зависимости от ориентации пучка. Классификация может производиться также по способу нагнетания воздуха через трубный пучок. Хотя в большинстве случаев используют осевые вентиляторы, применют также центробежные воздуходувки и градирни с естественной конвекцией. Применение высоких и больших градирен оправдано только тогда, когда необходимо отвести большое количество теплоты, поэтому их можно видеть только иа электростанциях, где они используются как для водяного охлаждения, так и при конденсации пара или охлаждении воды в оребренных трубах. [c.293]

Зигель и Норрис [37] исследовали теплообмен посредством естественной конвекции в частично замкнутых пространствах между вертикальными параллельными пластинами, а Глоб и Дропкин [38] — в жидкостях, заключенных между двумя горизонтальными пластинами, подогреваемых снизу. Обзор проблем, связанных с естественной конвекцией в горизонтальных слоях теплоносителя, подогреваемого снизу, приводится Острахом [39]. На основании этих и аналогичных теоретических и экспериментальных работ становится ясно, что число Грасгофа является важным параметром, связывающим тепловой поток с размерами системы и свойствами теплоносителя. Этот параметр определяется следующим образом [c.65]

Рис.. 5.8.1. Стационарная естественная конвекция в следе горизонтальной нагретой цилиндрической поверхности. (С разрешения авторов работы [129]. 1972, Pergamon Journals Ltd.)

Рис. 6.7.1. Результаты расчета теплового потока при совместной естественной конвекции около горизонтального цилиндра с учетом эффектов Соре и Дюфура. (С разрешения авторов работы [82]. 1964, ASME.)

При умеренных и больших значениях чисел Рейнольдса и Грасгофа можно применить приближения пограничного слоя, аналогичные рассмотренным в разд. 10.4.2 для горизонтального цилиндра. В работе [18] конечно-разностным методом получены решения уравнений пограничного слоя для смешанно-конвектив-ного течения около изотермической сферы при однонаправленном и противоположном действии выталкивающей силы в предположении об отсутствии отрыва потока. При числе Прандтля, равном 0,7, проведен анализ для всего диапазона условий, соответствующих режиму смешанной конвекции, начиная с предельных режимов вынужденной и естественной конвекции. С какого бы предельного случая ни начинался расчет, результаты для промежуточного режима получались одинаковыми. Исполь- [c.618]

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]

Поскольку эта задача имеет большое практическое значение, исследования характеристик течения и теплообмена в горизонтальной трубе, начатые Гретцом, получили широкое продолжение (см. [155]). Впервые количественные результаты относительно влияния однонаправленной выталкивающей силы были получены Кольбурном [26], который предложил учитывать это влияние, умножая тепловой поток на некоторую функцию числа Грасгофа. Позднее было получено соотношение, позволяющее учитывать влияние переменности теплофизических свойств жидкости [160]. Справедливость корреляционных соотношений, предложенных в двух указанных работах, была поставлена под сомнение в работе [95], где отмечалось, что они приводят к усилению влияния естественной конвекции при повышении скорости вынужденного течения, а это противоречит [c.642]

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]

Авторы работы [44] применили метод возмущений для расчета влияния естественной конвекции на полностью развитое ламинарное течение в горизонтальной трубе при граничном условии постоянной плотности теплового потока. Среднее число Нуссельта было существенно выше, чем в условиях только вынужденной конвекции. Отметим, что предположение о полностью развитом течении означает полностью развитое вынужденное течение на входе в нагреваемую секцию трубы. Подробный численный расчет полностью развитого ламинарного смешанноконвективного течения в горизонтальной трубе проведен в работе [119]. В случае постоянной плотности теплового потока на стенке получены решения для коэффициента теплоотдачи и падения давления в потоке воды при двух предельных граничных условиях. При высокой теплопроводности стенки трубы значения числа Нуссельта и коэффициента трения выше, чем при низкой теплопроводности стенки. Кроме того, в последнем случае отмечено существенное изменение температуры стенки по окружности трубы. Вслед за этими расчетами выполнено экспериментальное исследование [8], в котором проводились визуальные наблюдения и количественные измерения характеристик течения воды в нагреваемой стеклянной трубе. Было установлено, что естественная конвекция вызывает возникновение вторичного течения на сравнительно коротком участке трубы. [c.645]

В работе [136] применялись конечно-разностные методы для расчета влияния неравномерного по окружности нагрева на ламинарное смещанно-конвективное течение в горизонтальной трубе. Подобные граничные условия возникают при работе труб солнечного коллектора. Был сделан вывод, что степень влияния естественной конвекции на характеристики ламинарного вынужденного течения существенно зависит от распределения плотности теплового потока по окружности стенки трубы. Если тепло подводится вдоль нижней половины трубы, а верхняя ее половина теплоизолирована, то возникает интенсивное вторичное течение, вызывающее повышение теплового потока. Если же нагревается верхняя половина трубы, а нижняя половина теплоизолирована, возникающее вторичное течение гораздо слабее. Эти расчетные результаты были подтверждены экспериментальными данными [153]. [c.647]

ВХОДНОГО сечения трубы. В работе [35] осуществлено экспериментальное исследование влияния естественной конвекции на устойчивость течения в горизонтальной трубе. Установлено, что в нагреваемой трубе переход к турбулентному режиму течения происходит при числах Рейнольдса, существенно меньших, чем в ненагреваемой трубе. В экспериментальных исследованиях [181, 182] изучено влияние естественной конвекции на характеристики развивающегося течения воздуха в изотермической трубе. Предложены корреляционные соотношения для коэффициента теплоотдачи на различных участках по длине трубы. Анализ такой же задачи проведен с помощью конечно-разностного метода в работе [63]. Рассчитаны профили скорости и температуры развивающегося течения в изотермической трубе при Рг = = 0,71 и различных значениях Не и Ог. Вторичное течение начинается вблизи входного сечения трубы и становится интенсивнее в верхней части трубы. Его скорость по всему поперечному сечению сначала возрастает при движении по потоку, достигая максимума, а затем постепенно снижается, когда среднемассовая температура жидкости приближается к температуре стенки. Такое явление наблюдалось и во многих других исследованиях. [c.648]

Рис. 11.12.1. Кривые нейтральной устойчивости и линии постоянных значений относительной амплитуды возмущения для случая естественной конвекции около горизонтальной изотермической поверхности при Рг = 0,7. (С разрешения авторов работы [121]. 1973, Pergamen Journals Ltd.)

Справочник химика 21

Химия и химическая технология