Конвекция в холодной воде

НЕУСТОЙЧИВОСТЬ ЕСТЕСТВЕННОЙ КОНВЕКЦИИ ХОЛОДНОЙ ВОДЫ ОКОЛО ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ [c.147]

Пока проведено только несколько исследований устойчивости естественной конвекции холодной воды около вертикальной поверхности и получены данные о росте возмущений в случае постоянной температуры поверхности и постоянной плотности теплового потока. В работе [129] рассматривалось автомодельное (R = 0) течение чистой и соленой воды при постоянной плотности теплового потока от поверхности. Решение получено для нескольких значений показателя степени q s,p) в уравнении для определения плотности жидкости (9.1.1). Представлены также результаты расчетов и для течения около изотермической поверхности при R = 0. Определены [65] условия нейтральной устойчивости для течения около изотермической ловерхности при R = —1/2, 1, +2, 4. В обеих работах использовались методы линейной теории устойчивости, изложенные в разд. 11.1 и 11.2. [c.149]

ЭТИМ расчетам, достигаются выше по течению. Обратная картина наблюдается в случае течения, направленного вниз. При Я > 0,5 результаты приближенных расчетов завышают характеристики устойчивости естественной конвекции холодной воды. [c.156]

Следующая важная прикладная задача относится к течениям, вызванным выталкивающей силой в воде при низких температурах. Максимальная плотность чистой воды при давлении 0,1 МПа достигается при температуре около 4°С и продолжает сохраняться при больших давлениях и уровнях солености. Если поле температур в холодной воде охватывает условия, отвечающие максимуму плотности, существует обратная выталкивающая сила. В случаях когда обратная сила достаточно велика, возникают локальные течения, оказывающие большое влияние на перенос. При некоторых условиях происходит полное изменение направления результирующего течения, называемое инверсией конвекции. Эти сложные процессы обычно возникают при замерзании воды и таянии льда как в чистой, так и в соленой воде. Полученные в свете современных понятий данные [c.25]

Но, как отмечалось в гл. 9, течения, возникающие при естественной конвекции холодной или соленой воды, могут иметь различные направления и уровни скоростей. Эти более сложные течения имеют другие характеристики устойчивости из-за дополнительных механизмов неустойчивости. Самым простым является автомодельное течение. Параметр Я, который характеризует направление выталкивающей силы и результирующего течения, определяется с помощью уравнения (9.3.14) [c.148]

В работе [64] экспериментально исследовался процесс перехода при естественной конвекции чистой холодной воды около вертикальной изотермической поверхности. Характеристики неустойчивости течения и перехода к турбулентности определялись при R=0, 0,1 и 0,4 с помощью пленочного термоанемометра и малогабаритной термопары. Разность температур Iq — — i o не превышала 5°С. При 7 = О течение направлено вверх. При / = 0,1, что соответствовало о 9°С и too 3,3° , выталкивающая сила во внешней части теплового слоя изменяла свое направление на обратное. Однако в целом направление течения оставалось прежним. При i =0,4 (ioi 6,6 , i 2,3° ) выталкивающая сила во внутренней части теплового слоя изменяла свое направление, как и все течение. Результаты экспериментов показывают, что переход к турбулентности в гидроди- [c.158]

J4.9. КОНВЕКЦИЯ В ХОЛОДНОЙ ВОДЕ [c.328]

Базальтовая океаническая кора возникает на срединных океанических хребтах в процессе кристаллизации магмы, поднимающейся из магматических камер, находящихся на небольшой глубине (около 2 км) под хребтом. Магматическую камеру и вновь образованные базальты можно рассматривать как источник тепла, локализованный под хребтом (рис. 1). В процессе последовательного замещения новой океанической корой более старая постепенно смещается вбок от оси хребта со скоростью несколько миллиметров в год. Эта стареющая кора остывает и оседает по мере движения от оси хребта. Образующаяся в результате термальная структура, т. е. локализованный источник тепла, подстилающий хребет с более холодными боковыми областями, способствует конвекции морской воды через трещины и разломы в коре. [c.183]

В работе [64] экспериментально исследовался процесс перехода при естественной конвекции чистой холодной воды около вертикальной изотермической поверхности. Характеристики неустойчивости течения и перехода к турбулентности определялись при 7 = О, 0,1 и 0,4 с помощью пленочного термоанемометра и малогабаритной термопары. Разность температур U — [c.142]

По аналогии с атмосферой в Мировом океане водные массы объединяют в две группы. Поверхностная зона, ограниченная глубиной распространения вертикальной конвекции, для которой характерно наиболее активное развитие процессов обмена энергией и количеством вещества с атмосферой — это океаническая тропосфера. Глубинные и донные холодные воды, относительно однородные, заполняющие область больших глубин, называют [c.165]

П. Л. Капица выдвинул положение, что той громадной теплопроводности Не II, которую наблюдал и измерил Кеезом, на самом деле нет, т.е. теплопередача есть, но она идет не путем теплопроводности, а совсем иначе - конвекцией. Напомним, что конвекция - это перенос энергии не путем теплопроводности, а движущимся потоком газа или жидкости. Типичным примером конвекции может служить нагревание воды в чайнике или кастрюле. Оно, как известно, ведется снизу нагретая вода, Поднимаясь вверх, переносит энергию, а вытесняемая холодная вода идет вниз, где тоже нагревается. Такая циркуляция (конвективные токи жидкости) и обеспечивает конвективный, с потоком вещества теплоперенос. [c.257]

Рассмотрим течение горячего возду а по кольцевому каналу, образованному двумя концентрическими трубами, меньшая и которых заполнена холодной водой, а большая снаружи изолирована. Тепло, получаемое большей трубой, будет частично теряться через изоляцию, а остальное излучаться на меньшую трубу. Как показано в следующем примере, излучение может быть существенным по сравнению с теплом, получаемым непосредственно конвекцией. [c.331]

Значения ti на диаграмме Т — г дают своего рода кривую равновесия. Заметим теперь, что количество тепла, отданное путем конвекции (например, горячей водой холодному воздуху) на элементе высоты колонны (Иг, равно [c.610]

Рассмотрим случай 2а. Он реализуется, например, когда над слоем холодной пресной воды находится слой теплой соленой воды. Возникает конвекция соли, проявляющаяся в виде тонких длинных столбиков жидкости, которые попеременно опускаются и поднимаются. Поскольку тепло распространяется быстрее, чем диффундирует соль, из-за бокового распространения тепла (но не соли) жидкость становится способной преодолеть стабилизирующее влияние градиента температуры по вертикали, так как на нее действует выталкивающая сила, обусловленная тем, что эта жидкость вследствие меньшего количества соли имеет меньшую плотность по сравнению с окружающей жидкостью. Выталкивающая сила может стать достаточно большой, чтобы вызвать конвективное движение даже в том случае, если средняя плотность возрастает в направлении действия силы тяжести. [c.422]

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]

Глубинные воды океанов — более холодные (около 4 С) и плотные по сравнению с вышележащей морской водой. Они просачиваются в трещины базальтовой коры и достигают источника тепла в нижележащей магматической камере. Этот массивный источник тепла нагревает воду, в результате чего она расширяется и становится менее плотной, и направляет ее снова вверх сквозь кору в огромной конвективной ячейке (рис. 2). Можно рассматривать эту конвективную ячейку как состоящую из двух частей — низкотемпературного крыла опускающейся морской воды и высокотемпературного крыла поднимающейся химически измененной морской воды. Процесс в целом называют обычно гидротермальной (горячая вода) конвекцией. [c.184]

Рис. 11.14.1. Кривые нейтральной устойчивости естественной конвекции холодной воды около вертикальной поверхности, нагреваемой тепловым потоком постоянной плотности. (С разрешения авторов работы [129]. 1986, Pergamon Journals Ltd.)

Рис. 11.14.3. Диаграмма устойчивости естественной конвекции холодной воды около вертикальной поверхности при Рг = 12,6 и различных значениях R. (С разрешения авторов работы [65]. 1983, ASME.)

Из сравнительно ранних работ следует отметить проведенное Обориным [42] исследование теплоотдачи сфер и горизонтальных цилиндров в холодной воде. Экспериментальные данные подтверждают результаты расчета инверсии конвекции, полученные Мерком [39]. В работе [50] проведено экспериментальное исследование таяния льда в холодной воде и полученные данные удовлетворительно согласуются с экспериментальными [12] и расчетными [39] результатами. [c.505]

Конвекция. Нальем воды в тонкостеппый стеклянный стакан, бросим в него несколько мелких кусочков бумаги и начнем стакан снизу нагревать. Бумага, находящаяся в воде, начнет двигаться вверх и вниз. Это происходит оттого, что нагретые, более легкие частицы воды всплывают, захватывая с собой бумагу, а их место занимают опускающиеся более холодные слои. [c.117]

Исследованием ингибиторов в системах автономного горячего водоснабжения занимались Венцел и Вранглен [163]. В нагревательную систему в здании обычно входят бойлер, в котором вода нагревается и циркулирует через радиаторы, благодаря термической конвекции или с помощью специальных водяных помп. Холодная вода поступает в медный змеевик, вмонтированный в специальную обогреваемую емкость, и после нагрева идет на дальнейшее водоснабжение. Ввиду того что циркуляционная система сообщается с атмосферой, вода обогащается кислородом, который окисляет Fe2+ до Fe +, участвующий в процессе катодной деполяризации. Наличие контакта между двумя разнородными в электрохимическом отношении металлами (Fe— u) приводит к сильной коррозии. Положение еще осложняется тем, что продукты коррозии осаждаются на медном змеевике и сильно ухудшают теплопередачу, что приводит к чрезмерному расходу энергии. Некоторые конструктивные изменения в системе — уменьшение подсоса воздуха, электрическое разъединение стальной емкости от медного змеевика, в котором нагревается вода, — могут быть полезны, однако они не решают полностью проблему, поскольку осаждение продуктов коррозии на змеевике не прекращается. В связи с этим придается большое значение применению ингибиторов коррозии. [c.265]

Следующее устройство, точнее способ преобразования тепловой энергии, интересно тем, что не требует, по мнению его автора Ж. Буше, насосов для подачи холодной воды, которая приходит в вертикальное движение в результате конвекции Схема устройства, в котором может быть реализован способ Буше, показана на рис. 3.13, а. Устройство работает следующим образом. В горизонтальном теплообменнике под действием холодной воды, поднимающейся по вертикальному трубопроводу, внутри которого проходит трубопровод отработавшего рабочего тела, передавая холодной воде часть своего тепла и тем самым поддерживая естественную конвекцию, конденсируется углекислый газ СОг (рабочее тело). В вертикальном трубоп повышается с увеличением глубины. Е обменника конденсат постепенно прогревается вследствие смывания его поверхности теплой водой, закачиваемой через систему концентрически расположенных труб, испаряется и приводит в движение турбину. Далее цикл повторяется. Термодинамику устройства поясняет схема соответствующего термодинамического цикла (рис. 3.13, б). [c.82]

I — воздуходувка 2 — топливный инжектор 3 — теплоотдача конвекцией 4 — теплообменник 5 — холодная вода 6 — насос питательной воды 7 — вторичный умяг-читель 8 — первичный умягчитель 9 — инжектор восстановителя кислорода. [c.363]

Значительно меньше, чем термоосмос, изучено явление термофореза в жидкостях в связи с трудностью корректного учета тепловой конвекции и броунирования (в случае малых частиц). Мак Наб и Майсен [ИЗ] измерили скорость термофореза сферических частиц латекса диаметром около 1 мкм в воде и гексане. В разбавленной суспензии, заполнявшей плоскую (шириной 0,3 см) горизонтальную щель, создавался вертикальный градиент температуры, причем нижняя часть суспензии была более холодной, что уменьшало конвекцию. Скорость термофореза определялась по разности между измеренной скоростью вертикального смещения частиц в поле температуры и стоксовской скоростью оседания. Значения Vi составляли от 3 до 8 мкм/с при изменении VT от 100 до 300 град/см. Термофо-ретическое движение частиц было направлено в холодную сторону, ускоряя их оседание. Больших отличий в значении Для частиц в воде и гексане обнаружено не было. К сожалению, для объяснения полученных зависимостей у, от УУ в работе [ИЗ] использовался аппарат теории термодиффузии частиц в газах (без учета особой структуры граничных слоев жидкости и диффузного электрического слон), неприменимый для жидких сред. [c.337]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология