Конвективный теплообмен при турбулентном течении

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]

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]

Конвективный теплообмен при турбулентном течении [c.105]

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]

Коэффициент теплоотдачи прп конвективном теплообмене (охлаждение или нагревание) зависит как от условий обтекания стенки трубы жидкостью, так и от режима ее течения. Для жидкости, подаваемой в трубное пространство теплообменника, стремятся создать турбулентный режим за счет увеличения числа ходов. [c.149]

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]

При давлениях выше критического охлаждающая жидкость не кипит, поскольку она находится лишь в однофазном состоянии, и расчет производят как для конвективного теплообмена. С увеличением давления температура кипения углеводородов повышается, и при критическом давлении она достигает максимального значения. При критической температуре поверхностное натяжение жидкости становится равным нулю, в связи с чем граница между жидкостью и насыщенным паром над ней исчезает. Однако нагрев охлаждаемой жидкости до критической температуры весьма опасен, так как в околокритической области температур коэффициент теплоотдачи к жидкости резко уменьшается. Наибольший эффект охлаждения достигается в условиях возможно большего недогрева жидкости до температуры ее, кипения на выходе из теплообменной системы. Обозначим теплообменную способность охлаждающей жидкости при турбулентном течении в условиях остывания горячей стенки через коэффициент А. Для воды этот коэффициент будет равен единице, для метилового спирта 0,545, этилового спирта 0,482, жидкого кислорода 0,479, а для четыреххлористого углерода лишь 0,141 [48]. Для углеводородов этот коэффициент ненамного выше коэффициента для четыреххлористого углерода. [c.86]

Конвективным теплообменом называется перенос теплоты с -перемещающимися макроскопическими объемами газов или жидкостей. Перенос теплоты возможен в условиях естественной конвекции, при которой движение макроскопических объемов вызвано разностью плотностей в различных точках объема, возникающей. вследствие разности температур в этих точках, и вынужденной конвекции при принудительном перемещении жидкости. Передача теплоты вынужденной конвекцией происходит, например, при перемешивании объема мешалкой, причем интенсивность этого процесса тем выше, чем более турбулентно осуществляется перемешивание. Таким образом, конвекция связана с механическим переносом вещества, т. е. зависит от гидродинамических условий течения жидкости. [c.111]

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]

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]

Конвективная составляющая, связанная с межфаз-ным теплообменом, 0 со,1у- До тех пор пока условия течения газа через непрерывную фазу не становятся турбулентными или, по крайней мере, не входят в переходный режим течения, межфазный теплообмен конвекцией через газ имеет только вторичное значение по сравнению с механизмом переноса теплоты за счет перемешивания [c.447]

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]

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]

Построены решения ряда задач нестационарного теплообмена. Анализ решения для температурного поля в потоке жидкости и локального числа Нуссельта во втором и третьем приближениях показал, что они хорошо совпадают с точными решениями. Получены простые по форме и достаточно точные решения с учетом теплоты трения и внутреннего тепловыделения. Материал этой главы дополнен исследованиями задач при обобщенных граничных условиях третьего рода. Решение подобных задач позволит по определенной упрощенной математической модели исследовать сложный сопряженный теплообмен в системе жидкость в трубе — стенка — внешняя среда. Аналитический метод решения внутренних задач конвективного теплообмена позволяет исследовать поле температуры в турбулентном потоке жидкости. Изложен способ решения задач при течении жидкостей в трубах с различными профилями живого поперечного сечения. В этой же главе рассмотрены задачи теплообмена для неньютоновских жидкостей со степенным реологическим законом. [c.7]

В камере радиации печного агрегата происходит ряд взаимосвязанных физико-химических процессов горение топлива, ради-адаонно-конвективный теплообмен, турбулентное течение продуктов сгорания. При этом существенную роль играют расположение горелок и способ отвода продуктов сгорания из топки, циркуляция продуктов сгорания, характер тепловыделения в объеме факела, селективность излучения, конструктивные параметры топки. [c.99]

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]

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]

Изложенные данные позволят понять проблему теплообмена, не-посредотвенно связанную с характером движения жидкости. Если поле скоростей описывается одним уравнением, то и конвективный теплообмен должен описываться одной формулой. Очевидно, что основным препятствием переходу тепла от стенки в турбулентное ядро потока является толщина пограничного слоя и харак гер течения в нем. [c.22]

Полагают, что выведенные в 4-3 дифференциальные уравнения конвективного теплообмена справедливы для отдельных струек пульса-ционного движения. Эти уравнения можно записать в осредненных значениях скорости и температуры, если произвести замену 1 = 1 + 1, Шх= = й а - - о , шу = шу+ш у и т. д. Произведя некоторые преобразования и выдвинув дополнительные гипотезы, можно получить систему дифференциальных уравнений, описывающих в первом приближении осред-ненное турбулентное течение и теплообмен. В достаточно строгой постановке этот вопрос до конца не разрешен. [c.144]

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]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология