Конвективный теплообмен при ламинарном течении

Конвективный теплообмен при ламинарном течении [c.101]

Грасгофа число (Gr) Один из подобия критериев, определяет перенос тепла при конвективном теплообмене для случая свободной конвекции. Критич. Г.ч. так же, как и Рейнольдса число определяет переход от ламинарного режима течения к турбулентному. Назв. по им. нем. ученого и инженера — Ф. Грасгофа. [c.63]

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]

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]

Конвективная теплоотдача, как уже отмечалось, является результатом двух параллельно протекающих процессов переноса тепла собственно теплопроводности и молярного теплообмена, обусловленного движением жидкости или газа (конвекция). В зависимости от свойств последних и характера их движения вклад каждого из двух процессов может быть различным, но прп всех условиях интенсивность теплообмена, выражаемая коэффициентом теплоотдачи а, неразрывно связана с характером движения жидкости или газа. В связи с этим различают теплоотдачу при свободной (естественной) конвекции, при ламинарном и турбулентном режимах течения. При этом предполагается, что участвующие в теплообмене жидкости и газы не меняют своего агрегатного состояния (не испаряются и не конденсируются) теплоотдача, сопровождающаяся изменением агрегатного состояния жидкостей и газов, вследствие специфических особенностей будет рассмотрена отдельно. [c.285]

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

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]

Еще ОДИН, очень часто используемый критерий теплового подобия, получается из анализа физических условий теплообмена теплоносителя и теплообменной поверхности. В гл. 1 отмечалось, что какова бы ни была степень турбулентности основного потока теплоносителя, в непосредственной близости от твердой поверхности вследствие ее демпфирующего влияния на турбулентные пульсации всегда имеется относительно тонкий пристенный слой, в пределах которого текучая среда потока перемещается вдоль стенки в ламинарном режиме. Существенно, что при ламинарном течении конвективный перенос теплоты имеет место только вдоль направления движения, а в поперечном направлении, т. е. нормально к стенке, теплота может распространяться лишь за счет механизма теплопроводности (рис. 3.10). Таким образом, теплота, которой обмениваются основной поток теплоносителя и теплообменная поверхность (стенка), в общем случае выражаемая уравнением теплоотдачи (3.6), поперек пристенного слоя в конечном счете передается только за счет механизма теплопроводности [c.234]

Влияние плотности орошения на коэффициент теплоотдачи при испарении или кипении пленки жидкости по данным разных авторов показано на рис. VII.7. Опытные данные получены в основном при Re > 250, т. е. при переходном и турбулентном режимах течения пленки. При малых плотностях орошения коэффициент теплоотдачи уменьшается с ростом Г вследствие увеличения толщины пленки жидкости аналогично тому, как это имеет место при конвективном теплообмене. При переходном и турбулентном режимах течения пленки коэффициент теплоотдачи возрастает с увеличением плотности орошения. Это связано с возрастанием турбулизации пленки, способствующей разрушению ламинарного подслоя. [c.233]

В данной главе вариационные принципы и уравнения Лагранжа обобщаются на случай конвективного теплообмена. Рассмотрим два различных подхода. В первом мы будем решать задачу теплопроводности в твердом теле, границы которого соприкасаются с движущейся жидкостью. Конвективный теплообмен на границе учитывается с помощью функции влияния . Эта функция учитывает конвективные свойства жидкости, которые можно включить в граничное условие. Благодаря этому конвекция и теплопроводность в твердом теле рассматриваются раздельно. Течение может быть ламинарным и турбулентным. Расчет функции влияния проведен в гл. 7. Такое разделение имеет некоторые преимущества, поскольку физические свойства теплопроводности и конвекции совершенно различны, и обычно эти явления неудобно анализировать одновременно. [c.121]

Проанализируем методом подобия некоторые основные задачи о движении жидкости и теплообмене. Это позволит показать практическое применение этих методов, ввести числа подобия, характерные для задач динамики вязкой жидкости и конвективного теплообмена, а в отдельных случаях и решить эти задачи. Анализ проводится применительно к ламинарным течениям тем не менее многие его результаты будут справедливы и для турбулентных течений. [c.41]

Конвективный теплообмен при вынужденном движении газа вызывается факторами, находящимися вне газового потока (работой компрессора, вентилятора и т. д.). Характер вынужденного газового потока зависит от физических свойств газа, распределения скорости на границе газа, а также формы и размеров твердых границ потока. В зависимости от этих факторов рассматривают три режима течения газа ламинарный, переходный и турбулентный. [c.8]

В конвективном теплообмене при вынужденном двил ении воды следует рассматривать ламинарный, переходный и турбулентный режимы ее течения. [c.80]

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]

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]

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]

Теплообмен в аппаратах с восходящей пленкой. Для нахождения решения задачи при ламинарном режиме течения следует решить уравнение конвективного теплообмена (4.1.2.2), приняв профиль скоростей по уравнению (2.2.10.6) и частное решение для простейшего случая, когда касательное напряжение Ар 5 в [13]. В этом случае уравнение (2,2.10.6) и уравнение для расчета толщины пленки (2,2,10.7) принимают вид [c.544]

При конденсации пара внутри труб количество пара постепенно уменьшается от входа к выходу, а количество конденсата возрастает. Это приводит к изменению скорости движения пара, которая постепенно снижается. В то же время скорость течения конденсата растет. При полной конденсации скорость пара меняется от максимума до нуля. Вследствие постепенного увеличения количества конденсата в пленке режим течения пленки может перейти из ламинарного в турбулентный. Это все говорит о сложности решения вопроса о конденсации в трубах. Так, при полной конденсации пара в начале трубы теплообмен определяется условиями конденсации, а в конце трубы имеет место обычный однофазный теплообмен. Конец трубы весь заполнен жидкостью и для расчета следует использовать законы конвективного теплообмена в однофазной среде. [c.158]

Предлагаемая вниманию читателей книга выдающегося ученого, академика Бельгийской академии наук, действительного члена Национальной инженерной академии США, профессора Мориса Био представляет большой интерес для теплофизиков и теплотехников. Разработанный им метод вариационного исчисления позволяет решать широкий круг задач теплопроводности и теплопередачи, в частности задачи нестационарной теплопроводности в телах сложной конфигурации, конвективного теплообмена при ламинарном, и турбулентном течении, провести расчеты теплопередачи в теплообменных аппаратах и т. д. Известно, что все вариационные методы решения задач математической физики, в том числе и вариационный метод М. Био, являются приближенными методами. Однако по сравнению с другими вариационными методами, применяемыми в задачах теп-лопереноса, метод М. Био является наиболее точным, так как варьирование происходит по вектору теплового смещения, в результате чего в основных соотношениях отсутствуют пространственные производные температуры. Это дает возможность получить высокую точность приближенных решений, а также решать такие задачи, когда распределение температуры в теле описывается прерывными функциями. Вариационный метод М. Био является аналогом вариационного метода Журдена в классической аналитической механике, в котором варьирование происходит по скоростям. Известно, что в аналитической механике на основе понятия виртуальной работы используются вариационные методы Гаусса и Далам-бера — Лагранжа. На основе этих методов разработаны и другие вариационные методы решения задач тепло-переноса, как, например, вариационный метод И. Дярма-ты, но они разработаны не в такой степени, чтобы решать широкий круг задач теплопереноса, как при помощи метода М. Био. [c.5]

В случае ламинарного безволнового режима течения пленки конденсата по твердой стенке задача о конвективном теплообмене на границе раздела жидкость — пар может быть приближенно решена аналитически (см. задачу 13-10). Такая задача впервые была решена Нуссельтом [28]. Для процесса пленочной конденсации на стенке горизонтальной трубы с внешним диаметром О и длиной при постоянной температуре поверхности трубы То имеем [28] [c.392]

Задача о теплообмене при ламинарном течении по трубе принадлежит к числу тех весьма немногих задач теории конвективного теплообмена, которые допускают точное решение. Ей посвящена обширная литература. Впервые она была решена в 1883 г. Грэцом. Впоследствии к ней неоднократно возвращались другие исследователи, существенно дополнившие и развившие первоначально полученные результаты . Здесь задача будет рассмотрена в простейшей классической постановке. [c.171]

При естественной конвекции газы перемешаются с небольшой скоростью. Учитывая естественный процесс конвекщш, отопительные батареи устанавливают по возможности ниже, а охлаждающие батареи холодильников — часто в верхней зоне. Однако в технике естественные конвекционные течения часто оказываются недостаточными. В таких случаях прибегают к принудительной конвекции с помощью насосов или вентиляторов. Так в холодильной технике используются воздухоохладители, перемещение воздуха у охлаждающей поверхности которых осуществляется принудительно, вентиляторами, что позволяет интенсифицировать теплообмен. Как было отмечено, процесс теплообмена в жидкостях и газах обычно осуществляется действием теплопроводности и конвекции. Их совокупное действие называется конвективным теплообменом, теплоотдачей соприкосновением или просто теплоотдачей. Конвективный теплообмен (или теплоотдача) представляет собой очень сложный процесс, который зависит от многих условий. В частности, в зависимости от рода движения (свободное или вынужденное) интенсивность теплообмена различна. При ламинарном движении, когда частицы жидкости движутся параллельно стенке, перенос тепла к стенке осуществляется путем теплопроводности и зависит в основном от коэффициента теплопроводности жидкости. При турбулентном же режиме, когда частицы жидкости движутся неупорядоченно, хаотически, такой способ переноса тепла сохраняется лишь в ламинарном пограничном слое и интенсивность теплообмена возрастает в результате уменьшения толщины ламинарного слоя жидкости. На процесс теплоотдачи значительно влияют физические свойства веществ теплопроводность, плот- [c.25]

Пусть имеется вертикальная стенка (рис. 12.2), температура которой = onst. Около стенки находится неподвижный сухой насыщенный пар, температура которого > Т . Предположим, что течение пленки ламинарное инерционные силы, вызываемые ускорением пленки, пренебрежимо малы по сравнению с силами вязкости и силами тяжести конвективный перенос теплоты незначителен по сравнению с переносом теплоты поперек пленки (вдоль пленки перенос теплоты не учитывается) силы трения на границе пленка — пар пренебрежимо малы физические свойства конденсата (р , и ц ) от температуры не зависят. В такой постановке задача о теплообмене при конденсации была решена Нуссельтом (1916 г.). [c.301]

При расчете теплообменных аппаратов часто допускают ошибку, полагая, что при йе < Е320 обязательно наступает ламинарное течение. Однако, во-первых, ламинарное течение наступает при неизменной температуре жидкости и за участком гидродинамической стабилизации. Б промышленных теплообменных аппаратах длина прямых участков канала значительно короче участка стабилизации, следовательно, ламинарное течение установиться не может. Во-вторых, при нагревании жидкости горячая стенка оказывает большое влияние на поле скоростей. Опытная проверка показывает, что при нагревании воды в стеклянной трубе, расположенной вертикально и обогреваемой по всей высоте, слои, расположенные у стенки, опережают основной поток, что приводит к турбулизации. При горизонтальном расположении той же трубы возникают конвективные токи в радиальном направлении, что также приводит к турбулентному перемешиваншо жидкости. В-третьих, в зависимости от температурного напора резко изменяется длина канала, необходимая для нагрева жидкости. Так, при температуре пара = 105°С вода нагревается при налой скорости от [c.8]

Лабунцов Д. А. О влиянии конвективного переноса тепла и сил инерции на теплообмен при ламинарном течении конденсатной пленки. — Теплоэнергетика, 1956, № 12, с. 47—50. Теплоотдача при пленочной конденсации чистых паров на вертикальных поверхностях и горизонтальных трубах. — Теплоэнергетика, 1957, № 7, с. 72—80-Теплообмен при конденсации пара на вертикальной поверхности в условиях турбулентного стекания пленки конденсата. — ИФЖ, I960, т. 3, № 8, с. 3—12. [c.309]

Закон теплопроводности для жидкостей и газов такой же как и для твердых тел, только значения к в этом случае сравнительно малы. Так, например, при комнатной температуре значение й (ккал1час-м °С) составляет для неподвижной воды0,506, а для подвижного воздуха — 0,022, в то время как для меди к = = 330, а для 01Гнеупорного кирпича к = I. Коэффициенты теплопроводности расплавленных металлов [18] и растворов солей значительно выше, чем воды. В большинстве промышленных теплообменников, работающих с принудительной конвекцией жидкостей, теплопередача конвекцией существенно превышает передачу тепла теплопроводностью, следовательно, такие задачи не могут быть решены только при помощи таблиц теплопроводности жидкостей. Конвективный теплообмен рассмотрен в последующих главах. Однако при ламинарном течении вязких масел в трубах действие конвекции невелико и теплопроводность в этом случае играет основную роль. Через прозрачные газы, такие, как воздух, тепло может передаваться теплопроводностью, конвекцией и излучением. [c.47]

Во МНОГИХ областях техники проблема исследования кон-дуктивно-конвективного теплообмена при ламинарном и турбулентном течениях различных сред в каналах с различными геометрическими формами живого сечения приобретает все большее значение. Разработка аналитических методов решения внутренних задач конвективного теплообмена, с помощью которых можно описать поле температуры в потоке жидкости простой и достаточно точной формулой, позволяет шире использовать результаты теоретических исследований для практических расчетов теплообменных систем. [c.209]