Теплоотдача при движении вязких жидкостей

Теплоотдача при движении вязких жидкостей [c.31]

Краткая история возникновения теории пограничного слоя. Уравнения движения вязкой жидкости были получены в середине XIX в., а уравнение энергии в его простейшей форме (уравнение Фурье—Остроградского) —- в 1836 г. С помощью этих уравнений составляется математическое описание конкретных задач конвективного теплообмена и рассчитываются гидравлическое сопротивление, тепловой поток и коэффициент теплоотдачи. [c.147]

Одно из перспективных направлений интенсификации теплообмена связано с разрушением пограничного слоя и его турбу-лизацией, в частности под воздействием механической вибрации поверхностей нагрева. Так, например, установлено, что при ламинарном движении потока теплоотдача от поверхностей нагрева зависит от скорости вибрации и наложение низкочастотных вибраций может дать прирост коэффициента теплоотдачи до 700 % [75]. Существенна роль вязкости жидкости при низкой вязкости перемешивание тонкого слоя около вибрирующей поверхности происходит более интенсивно, что способствует лучше.му отводу тепла. Меньшая вязкость способствует также развитию свободной конвекции и, в свою очередь, увеличивает теплоотдачу. Следовательно, для увеличения коэффициента теплоотдачи более вязких жидкостей необходимы вибрации с [c.213]

Для процессов теплоотдачи режим движения рабочей жидкости имеет очень большое значение, так как им определяется механизм переноса теплоты. При ламинарном режиме перенос теплоты в направлении нормали к стенке в основном осуществляется вследствие теплопроводности. При турбулентном режиме такой способ переноса теплоты сохраняется лишь в вязком подслое, а внутри турбулентного ядра перенос осуществляется благодаря интенсивному перемешиванию частиц жидкости. В этих условиях для газов и обычных жидкостей интенсивность теплоотдачи в основном определяется термическим сопротивлением пристенного подслоя, которое по сравнению с термическим сопротивлением ядра оказьшается определяющим. Следовательно, как для ламинарного, так и для турбулентного режима течения вблизи самой поверхности применим закон Фурье (уравнение (5.3)). [c.181]

Процессы термической и гидродинамической стабилизации происходят одновременно. Относительная скорость этих процессов зависит от значения критерия Прандтля Рг = г/а. При Рг 1 (т. е. V >> а) профиль скоростей формируется значительно быстрее, чем профиль температур. Поэтому длина участка гидродинамической стабилизации относительно невелика, и теплоотдача происходит в основном при сформировавшемся профиле скоростей. При Рг <С 1, наоборот, формирование профиля температур сильно опережает формирование профиля скоростей и на значительной части канала можно считать скорость жидкости постоянной по сечению потока (поршневое движение). Наконец, при Рг = 1 профили скоростей и температур совпадают. Значения Рг для разных веществ изменяются в широких пределах. Для воды, различных органических и неорганических веществ, а также растворов критерий Рг изменяется в пределах от 1 до примерно 200. Однако для вязких жидкостей (глицерина, масел и т. д.) он может достигать несколько десятков тысяч. Значения Рг для газов изменяются в узких пределах (0,6—1). [c.292]

Первое слагаемое правой части уравнения (IV. 57) отражает влияние формирования профиля скоростей на входном участке на теплоотдачу. По мере удаления от входа (с возрастанием х) это слагаемое быстро убывает. Так как ламинарное движение пленки жидкости характеризуется низкими числами Рейнольдса, повыще-ние интенсивности теплоотдачи на входном участке имеет существенное значение при высоких числах Прандтля (для вязких жидкостей) и на небольших расстояниях от входа. [c.314]

Первое слагаемое в правой части уравнения (УП.И) отражает влияние формирования профиля скоростей на входном участке на теплоотдачу. Как видно, по мере удаления от входа (с ростом х) первое слагаемое быстро убывает. Поскольку ламинарное движение пленки жидкости имеет место при малых числах Рейнольдса, то повышение интенсивности теплоотдачи на входном участке имеет существенное значение при больших значениях Рг (для вязких жидкостей) и на небольших расстояниях от входа. Для жидкостей с умеренной или малой вязкостью первое слагаемое правой части [c.219]

В некоторых случаях применяются аппараты с принудительной циркуляцией (фиг 54). В этих аппаратах жидкость движется по трубкам с большой скоростью (2—3 м/сек) под давлением, зона кипения находится у верхнего конца трубок. Благодаря значительной скорости движения раствора в трубках отложения здесь меньше, чем в обычных вертикальных аппаратах. Аппараты с принудительной циркуляцией целесообразно применять в определенном интервале тепловых нагрузок и главным образом при упаривании вязких жидкостей, когда естественная циркуляция затруднена. В этих условиях коэффициент теплоотдачи к кипящей жидкости получается более [c.220]

При вертикальном положении труб и совпадении или противоположных направлениях свободного и вынужденного движений жидкости реальный коэффициент теплоотдачи может отличаться от расчетного по формуле (23) на 15%- Для вязких жидкостей — жидких топлив и смазочных масел — в процессе исследований выявилось некоторое расхождение коэффициента теплоотдачи, подсчитанного по уравнению (23), с экспериментальными данными. [c.29]

Так как мы имеем дело с теплоотдачей в потоке движущейся среды, то, кроме теплового подобия, должны быть соблюдены условия гидромеханического подобия. Критерии гидромеханического подобия выделяются из дифференциального уравнения движения несжимаемой вязкой жидкости Навье-Стокса. Это тот же критерий [c.40]

Интенсивность действия сил внутреннего трения (вязкости)в реальных жидкостях зависит от степени неоднородности поля скоростей в потоке. Эта же неоднородность вызывает в жидкости конвективные ускорения и. следовательно, инерционные эффекты. В зависимости от того, превалирует ли вязкое воздействие или инерционное, можно, в порядке упрощения, говорить о двух предельных случаях движения медленном , когда пренебрегают конвективными инерционными силами и учитывают лишь действие сил вязкости, перепада давления и внешних объемных сил, и движений идеальной жидкости, не обладающей вязкостью. Такой подход широко использовался ранее при решений многих практических задач, но в настоящее время, в связи с появлением интереса к изучению более тонких характеристик движения, таких, как трение, теплоотдача и т. п., гидродинамика уже не может довольствоваться столь приближенными подходами и требует более детального изучения происходящих в жидкостях явлений. [c.12]

Пленочные аппараты. Теплообмен с нисходящей пленкой. Теплоотдача в пленочных аппаратах в значительной степени связана с характером движения жидкостной пленки по теплообменной поверхности. При гравитационном стекании жидкости, распределяемой по теплообменной поверхности в верхней ее части, движение происходит под воздействием двух основных сил — тяжести и вязкого трения. Для ламинарного течения по твердой стенке (рис. 6.13), имеющей угол наклона к горизонту я] , пренебрегают инерционными слагаемыми в уравнении Навье—Стокса [c.127]

Нуссельт [121 ] в 1916 г. предложил теоретическую зависимость для среднего коэффициента теплоотдачи чистого насыщенного пара, конденсирующегося на поверхности вертикальных и горизонтальных труб. В обоих случаях предполагалось, что движение жидкости полностью вязкое, что трение па границе пар — жидкость незначительно и доля инерционных сил в направленном вниз движении жидкости пренебрежимо мала. С тех пор было показано, что последние два допущения обычно оправданы, но что движение жидкости во многих случаях является турбулентным. Обычно это случается при конденсации на длинных вертикальных трубах, В верхней части трубы движение пленки конденсата ламинарное, а когда она достигнет определенной толщины, то движение становится турбулентным, и уравнение Нуссельта больше не применимо. Критерием перехода от одного вида движения к другому является значение числа Рейнольдса — Устано- [c.374]

Зозуля Н. В., Шкуратов И. Я- Влияние спиральных вставок на теплоотдачу при движении вязкой жидкости внутри трубы.— В сб. Теплофизика и теплотехника, Киев Наукова думка, 1964, с. 55—56. [c.216]

Аналогично скоростному пограничному слою у поверхности испаряющегося в потоке шара должен существовать пограничный диффузионный слой, в котором концентрация пара убывает от Со у поверхности шара до — концентрации в потоке. Ввиду аналогии между уравнениями движения вязкой жидкости и конвективной диффузии при близости коэффициентов кинематической вязкости и диффузии, т. е. при S jsjI, толщины диффузионного 8 и скоростного 8 пограничных слоев также близки друг к другу. То же самое относится и к толщине Ь" температурного пограничного слоя при теплоотдаче от обтекаемого потоком тела. Обычно здесь принимают 8" = 8. [c.55]

Теплопередача в теплообменных аппаратах БТС осуществляется путем теплопроводностп и вынужденной конвекции. Значения коэффициентов а, для различных систем равны при естественной конвекции — для газов 3,5... 23,3 Вт/(м -град), для жидкостей 100... 700, для кипящей воды—1000... 20 000 Вт/(м -град) при вынужденной конвекции — для газов 10... 100 Вт/(м -град), для вязких жидкостей 50... 600, для воды 100... 1000 Вт/(м Х Хград). На величину коэффициента теплоотдачи в случае конвекции влияют характер движения теплоносителей, физические свойства систем и конструктивные характеристики теплообменника, т. е. [c.128]

Движение вязких жндкостеи (масел и мазутов), как правило, ламинарное из-за высокой их вязкости, и только высокие температуры и большие скорости движения способствуют переходу потока в области переходного и турбулентного режимов. Направление теплового потока (охлаждение или нагревание) при ламинарном движении особенно резко влияет на интенсивность теплообмена. В случае охлаждения жидкости (при равных скоростях и прочих условиях) коэффициент теплоотдачи может быть меньше в 1,4—1,5 раза, чем при нагревании. Указанное явление при ламинарном движении мазутов и масел особенно ярко проявляется п связи с физическими особенностями вязких жидкостей. [c.30]

В случае турбулентного течения жидкости по трубе стабилизация теплоотдачи наступает при Модель вязкого подслоя (см. гл. XXXVI) описы вает теплоотдачу при турбулентном движении жидкости или газа. При условии 0,6 <Рг< 3000 и 7-10 <Ке< <12-10 теплоотдача аппроксимируется формулой [c.261]

Упрощенная схема процесса пспарения каплн жидкости в сфероидальном состоянии основывается иа изложенных ранее закономерностях качественного характера и принимается большинством авторов, рассматривавших данный вопрос [2.13, 2.24—2.26]. Полагаем, что капля имеет форму полусферы. Зазор между основанием каили, которое считается плоским, и стенкой всюду имеет одинаковую величину йп и в несколько десятков раз меньше размера каили. Генерация пара осуществляется с поверхности основания каили в количестве, соответствующем поступающему сюда тепловому потоку без учета затрат теплоты на перегрев пара. Ламинарный поток пара.растекается к периферии капли под действием радиального градиента давления, испытывая, кроме того, воздействие сил вязкого трения (нормальной к поверхности испарения составляющей скорости пара пренебрегаем). Теплота от стенкн к основанию капли через слой пара передается с интенсивностью, определяемой коэффициентом теплоотдачи а=Яэф/бп, где в первом приближении можно считать Яэфя =Яп, т. е. эффективная теплопроводность зазора равна теплопроводности пара. Таким образом иод каплей в начальный момент времени т=0 автоматически устанавливается определенный размер зазора бп, так что плотность теплового потока //к= =ЯпА7 /бп ограничивается значением, обеспечивающим такую скорость парообразования, которая необходима для поддержания канли на паровой подушке и выталкивания пара из-под каили в окружающую среду. Следовательно, анализ сводится в основном к исследованию динамики парового потока под каплей. Уравнение движения для системы координат, принятой на рис. 2.4, молшо представить следующим образом [c.60]

Формулы Нуссельта для коэффициентов теплоотдачи при копденсации паров. Рассмотрим ламинарную пленку конденсата, стекающую вниз по вертикальной стенке (см. рис. 13-14), и предположим, что эта пленка оказывает основное сопротивление теплопереносу от пара к стенке. Кроме того, примем следу-юпще допущения 1) силы трения между жидкостью и паром существенно не влияют на распределение скоростей в пленке 2) характеристические значения физических параметров пленки отвечают температуре, равной среднему арифметическому от температур пара и охлаждающей поверхности, причем температуру последней можно считать постоянной 3) инерционными членами в уравнении движения пленки можно пренебречь по сравнению с членами, описывающими действие гравитационных и вязких сил 4) эффект изменения энтальпии внутри пленки конденсата пренебрежимо мал в сопоставлении с эффектом переноса теплоты конденсации 5) тепловой поток во всех точках строго перпендикулярен поверхности стенки. В рамках перечисленных допущений предлагается выполнить указанные ниже операции. [c.398]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология