Задача нестационарного конвективного теплообмена

В этой главе изложение методики расчета теплообменных аппаратов с развитой поверхностью ведется на примере двухпоточных теплообменников со стационарным режимом и конвективным теплообменом и конденсаторов без внутренних источников и аккумуляции тепла. Интерес представляет не только разность температур источника и стока, но и характер ее изменения по поверхности теплообмена между входом и выходом теплоносителей. Путем комбинации методов, рассматриваемых в этой главе, и методов, описанных в иллюстративных примерах предшествующих глав, можно решать разнообразные стационарные и нестационарные задачи теплообмена при наличии и отсутствии внутренних источников и аккумуляции тепла. [c.300]

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]

Исходя из причин, которые порождают нестационарный конвективный теплообмен при вынужденном течении жидкости в трубах, Б. С. Петухов подразделяет краевые задачи на три группы [108]. К первой группе относятся задачи, в которых течение жидкости стационарно, а температурные граничные условия во входе и на стенках изменяются во времени, ко второй — задачи при нестационарном течении и постоянных граничных условиях в третью группу входят задачи при нестационарном режиме течения с любы.ми нестационарными тепловыми условиями на- внутренних поверхностях труб и каналов. [c.321]

В гл. V и VI были рассмотрены задачи нестационарной теплопроводности, в которых теплообмен между поверхностью тела и окружающей средой происходил в основном излучением. В практике тепловых расчетов встречаются задачи, в которых теплообмен между телом и окружающей средой происходит конвекцией. Если в задачах стационарного конвективного теплообмена применяются граничные условия третьего рода, то в задачах нестационарного конвективного теплообмена и в задачах стационарного теплообмена при точной формулировке проблем необходимо применять граничные условия четвертого рода. Например, при обтекании плоской пластины, в соответствии с теорией пограничного слоя, дифференциальное уравнение переноса тепла для жидкости можно написать так [c.363]

Ниже дано решение сопряженной нестационарной задачи теплопроводности с подвижной границей фазового перехода и с конвективным теплообменом с двух сторон применительно к тонкослойному вымораживанию на горизонтальном барабане непрерывного действия, частично погруженного в жидкий продукт. [c.364]

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]

Во второй части изложена теория стационарной и нестационарной теплопроводности и рассмотрены, современные методы решения задач теплопроводности. Рассмотрен конвективный теплообмен в ламинарном и турбулентном потоках жидкости. [c.4]

Анализ системы, состоящей из уравнения (2.44) и кинетического уравнения реакции первого порядка, проведен в работах [96, 97]. Такой подход удобно использовать для моделирования процессов получения крупногабаритных блоков, так как часто из-за низкой теплопроводности режим их получения близок к адиабатическому (число БиоСО, ). Более полная постановка задачи моделирования процесса химического формования в форме дается анализом режимов работы периодического реактора без смешения при нестационарно протекающих химических процессах и кондуктивном теплопереносе. Один из вариантов расчета может быть выполнен при следующих допущениях [98] реакция, протекающая в рассматриваемой области, является одностадийной и необратимой теплопередача в зоне реакции осуществляется путем теплопроводности движение реагирующего вещества и связанный с ним конвективный механизм передачи тепла отсутствуют исходное вещество и продукты реакции находятся в одном фазовом состоянии, т. е. протекание реакции не сопровождается фазовыми превращениями лраиица рассматриваемой области непроницаема для вещества теплообмен на границе раздела происходит по закону Ньютона величины, характеризующие физические свойства вещества (теплопроводность, теплоемкость, плотность), химическую реакцию (энергия активации, предэкспоненциальный фактор, тепловой эффект) и условия протекания процесса (давление, температура окружающей среды, форма и размеры области, коэффициент теплоотдачи), в ходе процесса не изменяются. [c.54]

Важно отметить, что гвведение обобщенных граничных условий третьего рода в краевые задачи нестационарного конвективного теплообмена при течении жидкости в трубах позволяет в некотором приближении исследовать теплообмен в системе внещняя среда — стенка трубы — жидкость внутри трубы без помощи решения сложной сопряженной задачи. [c.322]

Во многих промышленных печах температура газов по мере движения в рабочем пространстве меняется (рис. 5-12). Одновременно меняется и температура нагреваемого материала, движущегося обычно противоточно с потоком газов. Аналитическое решение задачи радиационно-конвективного нагрева при указанных условиях рассмотрим на примере нагрева термически тонких изделий, движущихся непрерывным потоком (например, тонкой стальной ленты [Л. 25]). Вследствие небольшой толщины изделий перепад температур по ее сечению ничтожен и определяющим является внещний теплообмен. Как известно из теории нестационарной теплопередачи, этот случай будет иметь место, когда [c.117]