Перенос тепла и конвективная теплопроводность

Если в уравнении теплопроводности (6.9) заменить локальное изменение температуры полным [согласно (6.41)], то в результате получим дифференциальное уравнение конвективного переноса тепла Фурье — Кирхгофа [c.134]

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]

В данной конструкции предусматривается возможность разрушения пленки жидкости, прилегающей к поверхности теплообмена, которая не участвует в процессе конвективного переноса тепла, и и из-за малого значения коэффициента теплопроводности жидкости [c.238]

Задача прогрева зернистого слоя газом, имеющим постоянную температуру на входе, решена во многих работах [73—75]. Систематизация и анализ этих решений содержится в. работе [76]. Обычно задачу рассматривают при следую щих упрощающих предположениях внутреннее термическое со противление элементов слоя мало по сравнению с внешним со противлением теплообмену (В1 0) расход газа равномерен по сечению слоя продольная теплопроводность мала по срав нению с конвективным переносом тепла. В этом случае диффе ренциальные уравнения в безразмерном виде можно предста вить так [c.145]

Более "быстрыми по сравнению с теплопроводностью являются лучистый и конвективный перенос тепла, последний япя многих высушиваемых тел исключен. Нагреву подвергаются тела, содержащие воду. Вода имеет характерный максимум диэлектрической проницаемости в области СВЧ диапазона электромагнитных волн. Выбор воздействия СВЧ электромагнитного поля является в решении данной задачи физически оптимальным. Дальнейшее ускорение процесса сушки может быть достигнуто при использовании вибраций или акустического поля, ускоряющими перенос влаги к поверхности и ее удаление от поверхности тела [6]. При решении более общей задачи необходимо рассмотреть все возможные физические явления, приводящие к конечной цели. [c.9]

Теплопередача конвекцией предполагает наличие (перемещающегося вещества, следовательно, она возможна только между телом и текучим веществом. Под текучим веществом следует понимать жидкость, газы и пары. При нагреве твердого и текучего вещества происходит обмен тепла между более нагретыми, т. е. бы-стродвижущимися молекулами, и более холодными. Как в твердом теле, так и в текучем веществе передача тепла производится теплопроводностью. Однако это явление в текучем веществе протекает значительно более интенсивно благодаря тому, что частицы вещества в данном случае являются свободно движущимися. Слои текучего вещества, которые прилегают непосредственно к нагретому твердому телу, нагреваются, благодаря чему они становятся более легкими. Нагретые частицы начинают двигаться, подымаются и не только освобождают место у поверхности твердого тела новым, более холодным частицам, но и переносят с собой тепло в более холодные слои текучего вещества и там его передают дальще. При этом безразлично, происходит ли движение текучего вещества у поверхности нагрева в результате разности температур и, следовательно, удельных весов жидкости (естественная конвекция) или в результате искусственно вызванного и поддерживаемого фактора (искусственная или вынужденная конвекция). Вполне очевидно, что указанные рассуждения применимы как для процесса нагрева, так и для процесса охлаждения. Оба случая имеют одинаковое техническое значение в обоих случаях закономерности конвективного теплообмена оказывают решающее влияние на механизм теплопередачи. Не зная их, нельзя рассчитать количество передаваемого тепла. [c.28]

В ядре потока перенос тепла осуществляется одновременно теплопроводностью и конвекцией, причем совместный перенос тепла этими способами называется конвективным теплообменом (конвективной теплоотдачей). Механизм переноса тепла в ядре потока при турбулентном движении среды характеризуется интенсивным перемещиванием за счет турбулентных пульсаций, которое приводит к выравниванию температур в ядре до некоторого среднего значения tж Соответственно перенос тепла в ядре определяется прежде всего характером движения теплоносителя, но зависит также от его тепловы.х свойств. По мере приближения к стенке интенсивность теплоотдачи падает. Как будет показано ниже, [c.275]

Теплообмен в псевдоожиженном слое складывается из конвективного переноса тепла от ожижающего агента к твердым частицам и переноса тепла путем теплопроводности внутри самих частиц. Переносом тепла излучением обычно можно пренебречь ввиду малой разности температур ожижающего агента и твердых частиц. Кроме того, для частиц весьма малых размеров, обычно подвергаемых псевдоожижению, пренебрегают различием температур в объеме частицы и принимают в качестве расчетной некоторую ее среднюю температуру 0. Для частиц, обладающих хорошей теплопроводностью, можно считать, что весь перепад температур сосредоточен в тонком пограничном слое (пленке) вокруг частицы, а ее внутреннее термическое сопротивление является пренебрежимо малым. [c.294]

Перенос тепла при малых числах Грасгофа. Имеются также теоретические исследования теплоотдачи от изотермической сферы при малых числах Грасгофа О < Gt < 1 (см. статьи [112, 76]). В статье [112] решена задача свободноконвективного течения около сферы. Показано, что решение чистой задачи теплопроводности, правомерность которого можно было ожидать при очень малых числах Грасгофа, в действительности применимо только на некотором расстоянии а от поверхности сферы, где а = r/i = О (Gr ). На больших расстояниях требуется учитывать инерционные и конвективные члены уравнений. В работе [76] для расчета переноса тепла использован метод асимптотического разложения. Решения уравнений, определяющих течение, выражены в виде рядов по числу Грасгофа, которое принято за параметр разложения. Найдены поля скорости и температуры. Численным интегрированием получено следующее выражение для числа Нуссельта в диапазоне О С < Gvk < 1 [c.274]

Принимая во внимание, что большая часть теплового потока переносится за счет испарения тонкой перегретой пленки жидкости внутри капиллярных каналов, конвективным переносом тепла от наружной поверхности можно пренебречь 141]. Вследствие этого эффективная теплопроводность пористого слоя суш е-ственно выше, чем при отсутствии кипения и [c.21]

Нри достаточно большой скорости движения газового потока (больших числах Ве) перенос тепла молекулярной теплопроводностью пренебрежимо мал по сравнению с конвективным переносом. Что касается переноса лучистой энергии, то его учет оказывается наиболее сложным и мы коснемся этого вопроса несколько позднее. [c.513]

По мере удаления от поверхности относительная роль конвективного переноса возрастает и на внешней границе пограничного слоя эта форма перераспределения тепла получает решающее значение. Для пограничного слоя в целом характерно, что в его пределах процессы переноса тепла, обусловленные теплопроводностью и конвекцией, по интенсивности соизмеримы. [c.56]

Гомогенные реакции протекают в одной фазе — жидкой или газовой (соответственно реакторы жидкофазные и газофазные), и не сопровождаются фазовыми переходами. При их расчете основное внимание уделяется учету неравномерности распределения тепла и массы (поперечных и продольных градиентов), конвективного переноса (диффузии) и теплопроводности на селективность и производительность реактора [11]. [c.82]

Легко видеть из соотношений (2.326), (2.327), что для определения всей массы кристаллизуемого вещества необходимо знание концентрации компонента в несущей фазе, температуры участка кристаллизации. Для создания математической модели поверхностного десублиматора привлечем обобщенный оператор процесса кристаллизации (1.62) при следующих допущениях а) скорость несущего газа по высоте не меняется б) теплопроводностью в газовой фазе пренебрегаем в) предполагается, что преобладает конвективный перенос тепла и вещества по оси аппарата. Тогда математическая модель -го участка (где I — любое из [1, 2,. .., нечетных зон аппарата, в которых не происходит процесса кристаллизации) записывается в виде [c.237]

Статика переноса тепла от потока к твердой стенке за счет конвекции описывается уравнением Ньютона — см. уравнение (3) в табл. 1.4 Т — температура в ядре потока). Коэффициент конвективной теплоотдачи ак является сложной функцией двух групп параметров 1) теплофизических характеристик потока (теплоемкость, вязкость, теплопроводность, плотность и т. д.) 2) величин, определяющих гидродинамику потока и условия конвективного переноса тепла в потоке. [c.28]

Конвективный теплообмен. Конвективный теплообмен представляет собой процесс передачи тепла теплопроводностью между неравномерно нагретыми частями жидкости или в результате переноса тепла при движении самой жидкости. Движение жидкости происходит в результате внешнего воздействия или из-за различия плотности, возникающего вследствие разности температуры в объеме жидкости. Математический анализ проблемы конвективного теплообмена чрезвычайно сложен. Для большинства случаев инженерной практики решения получают с помощью математических методов, в которых используются эмпирические зависимости. [c.12]

Таким образом, можно провести аналогию между индукционным нагревом твердого массивного металлического тела и нагревом жидкого металла в тигле. Эта аналогия, однако, касается только определяющего процесса — теплогенерации. Определяемый процесс — распределение тепла в зоне технологического процесса, находящейся в твердом состоянии, зависит только от теплопроводности тела, тогда как если зона находится в жидком состоянии, не столько от теплопроводности, сколько от эффекта конвективного переноса. Конвективный перенос тепла возникает, поскольку при наложении магнитного поля на электропроводную жидкость в ней появляются дополнительные силы. Эти силы являются результатом взаимодействия магнитного поля с электрическими токами, индуцированными в жидкости, т. е. вихревыми токами. [c.219]

Сделанные выше оценки влияния изменения плотности позволили при некоторых условиях упростить уравнения движения по сравнению с их общей формой, указанной в разд. 2.1. Во многих наиболее важных случаях течений, вызванных выталкивающей силой, возможны и дальнейшие упрощения. Они относятся к членам с давлением и вязкой диссипацией в уравнении (2.1.3), представляющем собой уравнение баланса энергии. Оценим величину каждого из этих членов в сравнении с другими членами уравнения (2.1.3), о которых известно, что они оказывают существенное влияние на перенос тепла в достаточно интенсивных течениях. Это — члены, описывающие конвективный перенос тепла ц перенос тепла теплопроводностью. Рассмотрим снова в качестве удобного примера стационарное ламинарное течение, подобное изображенному на рис. 2.2.1, хотя полученные результаты не ограничиваются этим случаем течения. [c.53]

Здесь V, а, Ь — постоянные коэффициенты, v>0. Перво слагаемое в правой части уравнения (4.1.1) соответствует переносу тепла теплопроводностью (или вещества диффузией), второе — конвективному переносу, третье — источнику, пропорциональному температуре или концентрации ( кинетический член ), четвертое — внешнему источнику. Для определенности будем рассматривать тепловую интерпретацию (4.1.1). [c.81]

Значение температурного градиента, как правило, не бывает задано, а зависит от интенсивности переноса тепла внутри капиллярно-пористой структуры материала. В капиллярно-пористом теле одновременно представлены все три элементарных вида переноса тепла теплопроводность, конвективный перенос и лучистый теплообмен. Передача тепла в пористой среде осуществляется за счет теплопроводности по твердому скелету тела и через прослойки среды, заполняющей объемы пор. Кроме того, твердые стенки пор, имея различные температуры, обмениваются потоками лучистого тепла. Тепловой поток /г через отдельную замкнутую пору обычно записывают в следующем виде [c.38]

Коэффициент теплоотдачи. Среди различных видов переноса тепла (теплопроводностью, конвекцией и излучением), которые в большинстве случаев осуществляются одновременно, конвективный перенос во многих случаях имеет решающее значе- [c.28]

Перенос тепла остаточным газом. Перекос тепла в газах, как известно, происходит посредством конвекции и теплопроводности. Однако в области высокого вакуума (остаточное давление ниже 1 мм рт. ст.) конвективный теплообмен практически отсутствует и тепло передается через газ путем теплопроводности. Зависимость теплопроводности газа от давления определяется соотношением между средней длиной L свободного пробега молекул газа и расстоянием I между теп-лообменивающимися поверхностями. Согласно кинетической теории газов средняя длина свободного пробега молекулы обратно пропорциональна давлению газа и зависит также от природы газа и его температуры [c.110]

Если бы среда, заполняющая пористую систему, не имела возможности перемещаться из одной поры в другую, то в общем случае теплопроводность совместно с лучистым теплообменом и естественной конвекцией исчерпывала бы задачу переноса тепла в капиллярно-пористом теле. Однако направленный поток вещества приводит к наличию конвективного переноса тепла, общий анализ которого обладает той же степенью сложности, что и анализ суммарного потока массы. [c.39]

Теплопроводностью называется перенос тепла при непосредственном соприкосновении тел (или частей одного тела) с различными температурами. Этот процесс можно представить себе как распространение тепла от частицы к частице при отсутствии их перемещения. В чистом виде теплопроводность наблюдается в твердых телах, а в капельных жидкостях и газах — лишь при отсутствии в них конвективных токов. [c.265]

Конвективный перенос тепла, возможный только в жидкостях и газах, совершается в результате перемещения их частиц в объеме он всегда сопровождается теплообменом между частицами посредством теплопроводности. В зависимости от причины, вызывающей перемещение частиц жидкости или газа, различают конвективный теплообмен при свободной конвекции и при вынужденной конвекции. Свободная конвекция предполагает перемещение частиц, вызванное исключительно разностью плотностей жидкости или газа в различных частях занимаемого ими объема вследствие различия температур. Конвекция называется вынужденной, когда перемещение частиц жидкости [c.265]

Конвективный теплообмен, т. е. процесс переноса тепла конвекцией и теплопроводностью от поверхности твердого тела к омывающему ее потоку жидкости или газа (либо на- [c.278]

Выбор наиболее надежных значений коэффициентов В должен проводцться с учетом данных по радиальной теплопровод-ности зернистого слоя, приведенных в разделе IV. 3 (рис. IV. 10) так как механизмы конвективного переноса тепла и вещества совершенно одинаковы. На рис. III. 5 показана зависимость по формуле (IV. 37), которая удовлетворительно описывает опытные данные различных исследователей для радиальной теплопроводности в слое шаров. [c.95]

Теплообмен при кристаллизации может происходить путем теплопроводности, излучения и конвекции в жидкой фазе. При росте прозрачного кристалла излучение в нем не затухает, и на процесс переноса тепла существенно влияет излучение от нагревателя и стенок контейнера. Важную роль играет конвективный перенос в расплаве, который тем выше, чем больше градиент температуры в системе. [c.41]

При турбулентном движении жидкости по трубопроводу в центральной части — ядре потока — происходит интенсивное перемешивание и перенос тепла осуществляется как конвекцией, так и теплопроводностью. Это явление носит название конвективного теплообмена. По мере приближения к стенке снижается интенсивность перемешивания и доля конвекции в процессе переноса тепла снижается. В тонком пристенном слое тепло передается в основном за счет теплопроводности. [c.115]

Однако в реальных аппаратах, в результате теплообмена и возмущений на входе и по пути движения жидкостей, как правило, имеют место вихреобразование и радиальное перемещение частиц жидкости. В связи с этим уравнение, описывающее процесс теплоотдачи в таком случае, должно учитывать не только теплопроводность жидкости, но и конвективный перенос тепла в ней. [c.74]

Передача тепла в движущейся жидкости происходит по механизму конвективного теплообмена, который осуществляется как за счет переноса тепла током жидкости, так и. за счет теплопроводности [c.166]

Возрастание температуры з середине листа, как правило, не превышает 1—2 К. Наиболее интенсивный разогрев происходит на начальном участке области деформации (рис. X. 12). Затем температура несколько снижается и сохраняется в дальнейшем примерно на одном уровне. Это объясняется снижением диссипативных тепловыделений в сечении максимального давления (напряжения сдвига равны нулю) и некоторым выравниванием температурного поля вследствие теплопроводности. В основной массе каландруемого материала профиль температурного поля определяется процессом конвективного переноса тепла. [c.412]

Передача вещества и тепла молекулярной теплопроводностью и диффузией происходит медленно, эти процессы гораздо интенсивнее совершаются за счет конвекции. По эффективности турбулентная диффузия и теплопроводность соизмеримы с конвективным переносом. [c.85]

Для определения коэффициента теплоотдачи а ищется функциональная зависимость Ки = Г(Ке,Сг,Рг), зачастую имеющая в виде множителей еще симплексы — отношения размеров типа (( //) , или физических свойств жидкости или газа типа где индексы ж и с означают, что величины /< взяты при температуре жидкости или стенки. Критерии характеризуют меру отношения Ке — инерционных сил к силам трения Ог — подъемной силы к инерционной Рг — переноса импульса за счет трения к переносу тепла путем теплопроводности Ки — интенсивности теплообмена конвективного к кондуктивно-му (теплопроводностью). [c.261]

Второй член уравнения выражает конвективный перенос тепла, третий— перенос тепла молекулярпой теплопроводностью и излучением. [c.514]

В 1934 г. впервые Кардос [Л. 1-55, 1-56] использовал метод нагретой проволоки для исследования теплопроводности углекислого газа под давлением на изотермах 32,5 и 35° С. Для этой цели Кардос использовал измерительные капилляры с внутренним диаметром около 2 мм. Ему не удалось избежать появления конвективного переноса тепла, в результате чего он получил резкие максимумы теплопроводности вблизи критической области. [c.72]

Ураанение (7-3) вместе с уравнениями Навье — Стокса описывает температурное поле вязкого потока. Для обычных потоков числовые значения теплопроводности так малы, что кондуктивный перенос тепла становится заметным только в той области, где конвективный теплообмен мал из-за малых скоростей. Мы знаем, что такая область всегда существует около поверхности твердых тел, потому что там скорость потока уменьшается до нуля. Как следствие этого можно ожидать, что теплопроводность таких потоков следует рассматривать только вблизи твердых поверхностей. Другими словами, ожидается, что будет существовать тонкий слой, вдоль твердой поверхности, в котором теплопроводность равна по значению конвекции тепла, тогда как вне этого слоя перенос тепла теплопроводностью относительно так мал, что им можно пренебречь. Этот слой будет называться тепловым пограничным слоем. Теперь упростим дифференциальное уравнение, описывающее поток тепла в этом тепловом пограничном слое, путем учета порядка малости его членов. Рассуждения будут такими же, как и для гидродинамического пограничного слоя двухмерного потока. Соответственно этому членами в уравнениях (7-3) и (7-4), под которыми стоит нуль, пренебрегают. [c.217]

Уравнения (16-23а) и (16-236) описывают соответственно поток тепла, обусловленный теплопроводностью, и диф-фузиопный поток массы. Чтобьи получить выражение для общего потока тепла и массы, следует учесть конвективные потоки. С другой стороны, определение, использованное в уравнении (16-23), имеет то преимущество , что определяемые таким образом коэффициенты переноса зависят от меньшего числа параметров. Коэффициент переноса массы на рис. 16-9 описывает весь поток массы у поверхности плиты, как это выражено уравнением (16-8). Надо отметить, что этот коэффициент ки является функцией отношения давлений р—р ю)1р в добавление к параметру Кр, который выражает конвективную скорость Ум-Реально физическое значение имеют только те кривые, которые находятся выше пунктирной кривой. Значения коэффициента массообмена при незначительных разностях парциальн Ы Х давлений лежат на вертикальной прямой 572 [c.572]