Конвекция естественная Естественная

В теплообменной аппаратуре химических производств часто встречаются такие процессы передачи тепла, при которых среда не изменяет своего агрегатного состояния. Различного рода подогреватели, межступенчатые холодильники компрессорных машин могут служить примерами аппаратов, в которых происходит нагрев либо охлаждение газа или жидкости, не сопровождающиеся изменением агрегатного состояния теплоносителей. Обычно такой теплообмен сопровождается какой-либо формой движения теплоносителя, и его интенсивность, таким образом, определяется интенсивностями процессов конвекции и теплопроводности. Если движение теплоносителя происходит за счет перепада давления, создаваемого насосом, вентилятором, компрессором и тому подобными устройствами, то конвекцию принято называть вынужденной. Когда же движение возникает за счет массовых сил, вызванных, например, перепадом температур, то конвекция называется естественной. [c.98]

Можно спроектировать систему, предусмотрев по возможности максимальную тепловую конвекцию, иначе непредусмотренные условия могут привести к нежелательным последствиям, вызванным тепловой конвекцией в одном или обоих теплоносителях. По существу идеальным примером такой системы может служить газовая система охлаждения реактора. На рис. 3.23 схематически показана система этого типа. Она спроектирована исходя из требования обеспечения по возможности максимальной скорости циркуляции за счет естественной конвекции, для чего источник тепла размещен у основания системы, а тепло-приемник — в верхней ее части. Если для эффективной работы требуются газодувки, то в случае выхода их из строя расход газа за счет естественной конвекции будет достаточен для удаления тепла, выделяемого в реакторе в результате распада продуктов деления, [c.64]

Излучение имеет место, когда энергия в виде электромагнитных волн в инфракрасной и видимой части спектра распространяется от источника нагрева. Теплопроводность есть передача энергии между колеблющимися молекулами, причем центры, относительно которых они колеблются, остаются неподвижными. Конвекция — как естественная, так и вынужденная — связана со столкновениями молекул различной степени возбуждения при их перемещении [1]. [c.115]

Жидкие среды с низкой теплопроводностью имеют последнюю на 1—2 порядка, ниже, чем металлы, но их плотность на 3—4 порядка выше, чем плотность газообразных теплоносителей. Для солей и шлаков параметр Л1 столь низок, что высокое значение коэффициента теплоотдачи конвекцией можно обеспечить только за счет увеличения удельной мощности потока теплоносителя, т. е. его скорости при вынужденной конвекции или температурного напора при естественной. При естественной конвекции, кроме достаточного температурного напора, необходимо иметь высокое значение характерного геометрического параметра Хо, поскольку при низких значениях Хо уменьшается пг и высокая плотность теплоносителя и температурный напор оказывают меньшее влияние на теплообмен конвекцией. Практически это означает, что поверхность нагрева необходимо располагать вертикально. [c.88]

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]

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]

Одним из наиболее важных режимов, описываемых системой (6.7.11,) —(6.7.14), является режим естественной гравитационной конвекции, которая представляет один из видов движения, возникающих в поле силы тяжести (или другой массовой силы) при наличии градиентов температуры (концентрации). В системе (6.7.11) — (6.7.14) содержится описание двух разновидностей естественной конвекции тепловой и концентрационной. [c.207]

При смазке зубчатых и червячных зацеплений окунанием все выделяющееся в редукторе тепло должно отводиться через стенки корпуса редуктора и крышки, т. е. само собой устанавливается равенство между выделяющимся теплом и теплом, отводимым через стенки в окружающую атмосферу путем конвекции (естественной или искусственно создаваемой). [c.89]

Прямые характеризуют теплоотдачу конвекцией при естественном и принудительном движении газовой среды. Соответственно коэффициенты теплоотдачи конвекцией Ск равны 6 и [c.354]

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]

Результаты измерений показывают, что интенсивность турбулентных пульсаций в условиях естественной конвекции значительно выше, чем в поле течения Блазиуса. По данным Клебанова [84] интенсивность турбулентных пульсаций достигает вблизи поверхности пластины максимального значения, равного 0,087. Как видно из рис. 11.6.3,6, в условиях естественной конвекции профили интенсивности турбулентных пульсаций имеют пологие максимумы, соответственно равные примерно 0,18 и 0,24. Подобие этих профилей в точках 5 и 3 подтверждает правильность проведения на рис. 11.6.1 линии, соответствующей концу области перехода, что дополнительно свидетельствует [c.64]

Отметим, что величина г пропорциональна скорости и а. Влияние вынужденной конвекции на естественную, которое выражается граничным условием для и на бесконечности, учитывается в анализе с помощью функций Риф. [c.105]

Процессы фазового перехода материалов также часто происходят в замкнутых областях известно, что и в этих случаях эффекты естественной конвекции зачастую играют заметную роль. Установлено [206], что свободноконвективные циркуляционные потоки в жидкостях оказывают существенное влияние на характер роста кристаллов. Еще одной областью исследований, представляющей значительный практический интерес, является анализ процессов смешанной конвекции в полостях, например, теплообменных устройств и топливно-энергетических установок. Эти процессы рассматривались выше в гл. 10. [c.237]

Теплообмен в замкнутых и незамкнутых полостях, заполненных насыщенной пористой средой, характерен для самых разнообразных физических и технологических ситуаций, например, для геотермических пористых сред или строительной и другой изоляции. При этом влияние естественной конвекции на теплопередачу оказывается решающим, хотя и является во многих случаях нежелательным, поскольку может в значительной степени интенсифицировать тепловой поток. Указанное обстоятельство стимулировало проведение многочисленных исследований, связанных с расчетом возникновения достаточно заметной конвекции, ее величины и развивающихся в результате режимов течения. Основными параметрами при расчете конвективного теплообмена в полостях, заполненных насыщенной пористой средой, являются [c.379]

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]

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]

Обе передаточные функции (11.1) и (11.4) являются идеальными функциями — предельно возможными и относящимися соответственно к первому и второму случаям. Действительности отвечает нечто среднее между обеими идеализированными моделями. Содержимое сосуда всегда перемешивается либо за счет конвекции (естественной или вынужденной), либо в результате диффузионного выравнивания перепада концентрации. С другой стороны, полное перемешивание практически невозможно это идеальный случай, к которому действительное состояние лишь приближается. [c.422]

Особенности задачи теплообмена в ТЭ непосредственно связаны с принятой в том или ином ЭХГ схемой термостатирования, а также и с общей схемой и конструкцией ЭХГ. Возможны различные пути вывода теплоты из зоны реакции теплопроводностью по элементам конструкции (а в некоторых схемах — далее по ребрам в окружающую среду), вынужденной и естественной конвекцией жидкого электролита, вынужденной конвекцией движущихся реагентов и, наконец, испаряющейся водой. В зависимости от схемы и конструкции ЭХГ и использованной схемы термостатирования обычно происходит либо полное исключение того или иного канала съема теплоты, либо настолько существенное уменьшение его влияния, что им можно пренебречь. В наиболее распространенной схеме термостатирования жидким проточным электролитом теплота удаляется в основном вынужденной конвекцией, эффектами естественной конвекции и теплопроводности можно пренебречь. Наиболее просто система термостатирования построена в ЭХГ фирмы Сименс [4.1] в них удаление как теплоты, так и воды осуществляется только проточным электролитом, поэтому имеется только один канал съема теплоты, и задача построения системы термостатирования в этих разработках свелась в основном к осуществлению мероприятий, обеспечивающих равномерную раздачу [c.172]

До сих пор рассматривались лишь эксперименты по горению подвешенных капель, выполненные в поле сил тяготения, когда проявляется влияние естественной конвекции и сферически симметричное горение отсутствует. Однако при горении реальных распыленных топлив из-за того что жидкие капли, составляющие облако распыла, очень мелкие, влияние естественной и вынужденной конвекций существенным образом не проявляется и наблюдается сферическое горение, Чтобы исследовать характеристики такого горения и сопоставить полученные результаты с теорией, развитой для модели сферического горения, необходимо осуществить и изучить экспериментально горение в отсутствие естественной конвекции. [c.218]

Теплообмен при естественной конвекции происходит значительно чаще и играет более важную роль, чем это можно было бы предположить. Сюда относится не только вся область отопительной техники, но и все так называемые потери в окружающую среду трубопроводов, теплообменных сосудов, содержащих горячие жидкости, обмуровки котлов, машин и т. д. Во всех указанных случаях, конечно, может более или менее сказаться влияние излучения, которое должно быть отдельно учтено в расчетах. Теплообменом при естественной конвекции следует также считать нагрев жидкости в сосудах до наступления кипения, если жидкость при этом не перемешивают. Примером в дапном случае могут служить варочные котлы на пивоваренных заводах и т. д. [c.34]

Программа может учесть наличие в любой узловой точке источника или стока тепла постоянной температуры с проводимостью между этими источниками и рассматриваемым узлом, равной К. Число такого рода источников постоянной температуры может достигать 50. Эти источники фиксируются как узловые точки с постоянной температурой и с номерами от 301 до 350. Первому из этих узлов присваивается номер 301, второму—302 и т. д. Обмен теплом может осуществляться любым из указанных в табл. 6.2 способов. Например, если тепло к стоку с постоянной температурой 301 подводится естественной конвекцией, то есть = то на карте взаимодействия должен стоять набор цифр 3012, а на соответствующей карте проводимости на том же поле будет приведено значение К. Если к стоку 302 тепло подводится вынужденной конвекцией, то на карте взаимодействия будет записан набор цифр 3024, а значение К будет указано на том же поле соответствующей четной карты [c.241]

При наличии условий, вызывающих заметную вынужденную или естественную конвекцию в ГП заглубленного резервуара, процессы переноса паров ускоряются и нё могут быть описаны только молекулярной диффузией и стефановскими токами. Чтобы учесть дополнительный перенос, необходимо в расчетные уравнения на время действия вынужденной или естественной конвекции вводить эффективный коэффициент диффузии. [c.70]

В литературе отсутствуют работы по изучению несимметричных эффектов при горении капель однокомпонент-ного топлива, связанных с вынужденной или естественной конвекцией, поэтому рассмотрение будет ограничено случаями сферической симметрии. При этом единственной независимой переменной, входящей в уравнения, описывающие течение газа, является координата г — расстояние от центра капли. Эксперименты показывают, что в случае капель однокомнонентного топлива естественная конвекция производит значительно менынее искажение зоны пламени, чем в случае капель горючего в атмосфере окислителя. Можно, следовательно, заключить, что в случае однокомпонентных топлив конвекция играет небольшую роль. [c.309]

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]

Длинная нагреваемая провол ка диаметром 1 мм, имеющая температуру 200 С, расположена в вертикальном потоке воздуха с температурой 15 °С и скоростью 10 см/с. Определить режим конвекции (естественная или вынужденная). Кроме того, рассчитать тепловой поток по отдельности в условиях естественной и вынужденной конвекции и сравнить полученные результаты. [c.662]

Приведем пример аномалии подобного рода. Хорошо известна роль, которую во многих химических процессах играет массо-перенос, вызванный конвекцией. В жидкой фазе избавиться от конвективного перемешивания трудно. Одной из важнейших причин, вызывающих конвекцию, являются локальные изменения архимедовой силы, вызываемые флуктуациями плотности. Эти флуктуации обязательно возникают, если только размеры жидкой фазы достаточно велики. В связи с этим принято считать, что в малых объемах жидкой фазы конвекция отсутствует. Поэтому, когда в 60-х годах Вагнером для использования в композитных материалах была предложена методика изготовления нитевидных кристаллов, сочетающая химические реакции с ростом по так называемому механизму ПЖТ (пар — жидкое — твердое) [92], использующему жидкую фазу малых размеров, естественно было предположить, что весь массоперенос в жидкости осущестеляетсч [c.184]

Согласно [132], изменение поверхностного натяжения от точки к точке приводит к появлению тангенциальных сил, действуюш,их на поверхность жидкости и приводящих ее в движение. Теория этого явления, названного капиллярной конвекцией, дана Левичем и имеет важное значение для понимания механизма коррозионных процессов, развивающихся в тонких слоях. При рассмотрении случая изменения поверхностного натяжения за счет незначительных температурных перепадов необходимо иметь в виду, что они, естественно, вызовут и обычное конвективное движение. Однако в тонких слоях, где поверхность жидкости достатчно велика по отношению к объему, как отмечает автор, обычная тепловая конвекция будет приводить к весьма малым скоростям движения по сравнению с теми, которые возникают из-за капиллярной конвекции. В самом деле, в случае тонких слоев поверхностные эффекты должны быть велики по сравнению с объемными, поскольку величина поверхности очень велика, а силы поверхностного натяжения весьма значительны по сравнению с гравитационными. [c.119]

Классическим гидродинамическим течением, в котором существенную роль играет 0 бъемная сила, является течение, обусловленное свободной конвекцией. Вполне естественно, что, когда магнитная гидродинамика стала популярной областью, свободная конвекция была исследована с учетом дополнительной пондеромоторной силы. На первый взгляд эти магнитогидродинамические решения не имели практического значения, так как в большинстве теплообменников используются жидкости со столь малой проводимостью, что для воздействия на поток требуются слишком большие магнитные поля. Однако на некоторых атомных станциях используются жидкометаллические теплообменники, и поэтому появилась возможность влиять на режим течения с помощью сравнительно слабых магнитных полей. [c.20]