Профиль при естественной конвекции

Анализ зависимостей на рис. IV. 3 показывает, что при увеличении критерия Релея от 40 до - 100 интенсивность конвективного теплопереноса в слое растет линейно в соответствии в выведенной выше зависимостью (IV. 11). В дальнейшем влияние На на конвективный теплоперенос ослабевает. Это можно объяснить тем, что при интенсивности конвективного теплопереноса, соизмеримой с передачей теплоты теплопроводностью (ф 2), конвекция оказывает существенное влияние на формирование профиля температуры в слое, линейность которого при этом нарушается. С увеличением Ра также большую роль должно играть дополнительное термическое сопротивление конвективному теплопереносу у стенок, ограничивающих слой. При На 300 происходит перелом в ходе некоторых зависимостей на рпс. IV. 3, связанный с изменением характера циркуляции жидкости. Аналогичный характер зависимостей при естественной конвекции в горизонтальных прослойках зафиксирован в работах [24, 25]. [c.110]

В работе [98] представлены результаты экспериментального исследования ламинарного смешанно-конвективного течения воздуха в нагреваемой горизонтальной трубе круглого сечения с изотермической стенкой. Был использован ненагреваемый начальный участок для обеспечения условий развития профиля скорости перед входом воздуха в нагреваемую секцию. Экспериментальные данные были получены в диапазонах 1 << Gr < <С 1000 и 100 С Re < 900. Было отмечено, что вторичное течение, обусловленное естественной конвекцией, накладывается на основное и вызывает повышение тепловых потоков. При низких числах Рейнольдса длина начального теплового участка уменьшается. Было подчеркнуто, что обобщить результаты измерения теплового потока довольно сложно. [c.644]

Поскольку передача энергии возмущениям от основного потока в первом приближении пропорциональна касательным напряжениям среднего течения, скорость усиления возмущений значительно возрастает при 02= (2л + 1)я и уменьшается при 02 = 2пп. Плоскости с повышенным сдвигом потока смещены по фазе на угол, равный п, по сравнению со случаем вынужденного течения с профилем Блазиуса. При естественной конвекции область с повышенным сдвигом потока возникает в результате процессов переноса, в которых источником низконапорной жидкости является удаленная от поверхности неподвижная среда, а не область, прилегающая к поверхности. В вынужденном течении, по данным Клебанова [85], наблюдается система вихрей, расположенных в один ряд во внутренней половине пограничного слоя. В течениях, вызванных выталкивающей силой, возникают еще вихри во внешней части пограничного слоя и в смежной области с неподвижной жидкостью. Они могут сильно деформировать профиль продольной составляющей средней скорости. Такое [c.29]

Наиболее детально механизмы процесса перехода при естественной конвекции воды исследовались в работах [54, 74, 127]. До этого, например, в работах [98, 153], изучалось в основном турбулентное течение, но были получены некоторые экспериментальные данные и для области перехода. Результаты этих исследований позволяют представить общую картину перехода в воде. Она показана на рис. 11.4.1 для некоторого заданного теплового граничного условия. Изолированная область турбулентности появляется сначала в более толстом динамическом пограничном слое, а затем в тепловом пограничном слое. По мере ее расширения с увеличением расстояния по потоку рост средней скорости замедляется по сравнению с ламинарным режимом течения. Профиль средней скорости также начинает отличаться от профиля для ламинарного пограничного слоя. Возмущения становятся довольно интенсивными, в результате возникает диффузия жидкости из теплового пограничного слоя во всю область динамического пограничного слоя, что вызывает изменение профиля средней температуры. Это сигнализирует о начале перехода в тепловом пограничном слое. Динамический и тепловой пограничные слои перемешиваются, и толщина их возрастает. Конец области [c.38]

Результаты измерений показывают, что интенсивность турбулентных пульсаций в условиях естественной конвекции значительно выше, чем в поле течения Блазиуса. По данным Клебанова [84] интенсивность турбулентных пульсаций достигает вблизи поверхности пластины максимального значения, равного 0,087. Как видно из рис. 11.6.3,6, в условиях естественной конвекции профили интенсивности турбулентных пульсаций имеют пологие максимумы, соответственно равные примерно 0,18 и 0,24. Подобие этих профилей в точках 5 и 3 подтверждает правильность проведения на рис. 11.6.1 линии, соответствующей концу области перехода, что дополнительно свидетельствует [c.64]

При естественной конвекции движущая сила, обусловливающая движение жидкости, возникает вследствие различия ее плотности из-за изменения температуры в пространстве. При естественной конвекции вблизи нагретой стенки жидкость движется вверх, а около холодной — вниз. Температура изменяется как по сечению, так и по высоте. Чтобы найти профиль скоростей движения жидкости между двумя параллельными вертикальными стенками, рассмотрим сечение находящееся на высоте, достаточно удаленной от входа (рис. IV. 8). [c.305]

Рассмотренная простая модель движения жидкости за счет естественной конвекции дает, конечно, только качественные соотношения между Ке и Ог и между Ми и ОгРг, поскольку движущая сила конвекции зависит от размера и ориентации стенки, от которой теплота передается жидкости. Так, при теплоотдаче от вертикальной стенки к неограниченному объему жидкости (например, от вертикальных стенок аппаратов к окружающему воздуху) профиль скоростей отличается от приведенного на рис. IV. 8. При теплообмене между жидкостью и обтекаемой ею вертикальной стенкой разность температур по сечению потока жидкости вверху и внизу, а следовательно скорость и режим движения зависят от высоты стенки. При этом различают четыре режима движения. Если теплота передается от стенки к жидкости (движение снизу [c.307]

При свободной или естественной конвекции характер движения жидкости определяется только подъемными силами, зависящими в свою очередь от плотности и сил тяжести. Кроме того, профили скорости и температуры в жидкости тесно взаимосвязаны. Это резко отличает рассматриваемый вид теплообмена от вынужденной конвекции, когда режим течения определяется внешними силами, создаваемыми, например, насосами или вентиляторами. В последнем случае предварительно определяют профиль скорости, а затем используют его для расчета профиля температуры. При вынужденной конвекции число Нуссельта является функцией чисел Прандтля и Рейнольдса, а при свободной конвекции — чисел Прандтля и Грасгофа. Число Грасгофа — это безразмерный комплекс, представляющий собой отношение подъемных сил к силам вязкости [c.33]

Выше рассматривались только предельные гидродинамические режимы, а относительно температурных профилей полагалось, что они сформировались. По опытным данным, термическая стабилизация наступает на расстоянии около пятидесяти калибров трубы от ее входа. Кроме того, разность температуры теплоносителя в различных точках потока (в частности, у стенки и в основной массе потока) вызывает естественную конвекцию в поле гравитационных сил, которая накладывается на вынужденное продольное движение и, несомненно, должна влиять на поле температуры теплоносителя и интенсивность его теплообмена со стенкой трубы. Учесть отмеченные и некоторые другие факторы при аналитическом расчете в настояшее время не представляется возможным. Поэтому наиболее надежными представляются обобщенные данные экспериментального исследования реальных процессов. [c.56]

Можно приближенно определить толщину ламинарного слоя при естественной конвекции. Разберем случай теплоотдачи от вертикальной стенки. Профиль скоростей будет зависеть от равновесия между силой [c.337]

Другие, конфигурации. В работе [73] рассматривалось течение около горизонтального цилиндра и вертикального осесимметричного тела произвольного профиля при четырех указанных выше комбинациях Зс и Рг. Использовался метод решения, предложенный ранее теми же авторами [72] для расчета течений в условиях естественной термической конвекции. Короче го оря, решения для функции тока, температуры и концентрации отыскиваются в виде быстро сходящихся рядов, универсальных относительно профиля тела в заданном классе конфигураций. Используя первые члены рядов, что дает достаточно точные результаты для горизонтального цилиндра и вертикального осесимметричного тела, удалось получить асимптотические соотношения для напряжения трения, чисел Нуссельта и Шервуда. При Рг = Зс, как и прежде, влияния разности температур и разности концентраций можно считать просто аддитивными. Следовательно, результаты расчета характеристик теплообмена для таких тел, полученные в гл. 5, применимы и для соответствующих задач совместной конвекции, [c.385]

В случае проявления поверхностной конвекции поверхность раздела фаз можно рассматривать не как пассивную, а как активную область, непрерывно генерирующую изменение величины и профиля скорости (по сравнению с невозмущенным движением потока), по крайней мере вблизи раздела фаз. Естественно, что в таких условиях следует ожидать изменения скорости массопередачи. [c.92]

Змеевиковый теплообменник представляет собой трубу, свернутую по определенному профилю. Чаще всего - это форма спирали (рис. 3.45) иногда в спираль сворачиваются 2-3 трубки, по которым параллельно проходит обычно горячий теплоноситель. Второй теплоноситель (чаще -нагреваемый) заполняет емкость, в которой и находится змеевик. Теплоноситель II может нагреваться либо в режиме непрерывного протока через аппарат, либо периодически. В таком погружном теплообменнике может устанавливаться перемешивающее устройство (на рис. 3.45 оно отсутствует), повышающее интенсивность теплоотдачи от наружной поверхности трубки к внешнему теплоносителю. В отсутствие принудительного перемешивания наружная теплоотдача соответствует малоинтенсивной естественной гравитационной конвекции (см. разд. 3.4.2). [c.303]

Знание закономерностей теплообмена в около- и сверхкритической области параметров состояния вещества имеет особое значение для теплоэнергетики в связи с применением воды при сверхкритическом давлении в качестве рабочего тела на тепловых электрических станциях. Известно также, что на АЭС эффективно использовать воду при сверхкритических параметрах в первом контуре реакторов с естественной циркуляцией. Напомним, что для воды = 22,12 МПа, = 547,3 К, а в критической точке энтальпия /г р = 2150 кДж/кг. Специфика гидродинамики и теплообмена в около- и сверхкритической области параметров состояния вещества состоит в том, что здесь своеобразно и немонотонно изменяются физические свойства теплоносителей в зависимости от температуры и давления (рис. 10.9). Теплоемкость с , число Прандтля Рг имеют максимум при псевдокритической температуре Т . Как указывалось выше (см. 10.5), при Т = Г р коэффициент объемного расщирения р также имеет максимальное значение. Изменение свойств теплоносителя по радиусу и длине обогреваемой (или охлаждаемой) трубы приводит к тому, что внутри потока из-за разности плотностей в различных точках среды развивается свободная конвекция (см. 10.5), изменяется характер турбулентных переносов теплоты и количества движения, деформируется профиль скорости, что в конечном счете сказывается на интенсивности теплоотдачи. Кроме того, в той части потока, где температура близка к Т , вследствие резкого изменения плотности среды происходит ускорение теплоносителя (это ускорение называется термическим) при его нагревании и замедление при его охлаждении. Таким образом, термогравитационная конвекция и термическое ускорение — два фактора, которые могут оказывать существенное влияние на гидродинамику и теплообмен в случае применения теплоносителей при [c.278]

При неодинаковой температуре в сечении возникает естественная конвекция и создается подъемная сила. Это влияет на п[)офиль скорости, причем характер изменения профиля скорости зависит от того как расположена труба, вертикально или горизонтально, и совпадают ли направления свободного и вынужденного движений или они противоположны. Для вертикальной трубы в случае совпадения направлений свободного и вынужденного течений (при охлаждении капельной жидкости и подаче ее сверху или нагреве жидкости и подаче ее снизу) у стенки трубы скорость возрастает, а в центре уменьшается (рис. 1.7, а). В случае противоположно направленных свободного и вынужденного течений (при охлаждении капельной жидкости и подаче ее снизу или нагревании жидкости и подаче ее сверху) скорость у стенки трубы становится меньше, а в центре больше (рис. 1.7, 6). [c.21]

Влияние естественной конвекции на течение в горизонтальных трубах. Выше рассматривались только изотермические течеиия в трубе. Ес, и же в результате вязкой диссипации илн теплообмена между стенками трубы и жидкостью формируется радиальный профиль температуры, то при малых числах Рейнольдса или больших перепадах температуры важную роль может играть естественная конвекция, развивающаяся на фоне основ1гого тече- [c.124]

Для вертикальных труб, поддерживаемых при постоянной температуре, теплопередача за счет смещанной конвекции в жидкости, подчиняющейся степенному закону, с первоначально полностью развитым профилем скорости была исследована как теоретически, так и экспериментально [27]. При этом рассматривалось только сопутствующее (вторичное) течение. Были построены графики расчетных зависимостей чисел Нуссельта для л = 0,2, 0,5, 1,0 и 1,5 при различных значениях <ЗгЬе/Ке в диапазоне чисел Прандтля 1—1000. Подвергались исследованию также расположение и величина максимального возрастания среднего числа Нуссельта, обусловленного действием естественной конвекции. Анализ показал, что во всех случаях указанный [c.448]

Рис. IV. 8. Профиль скоростей при естественной конвекции между двумя вертикальными параллельными пластипамн.

Аналогичные численные расчеты были проведены в работе [184] при использовании двух профилей скорости во входном сечемии нагреваемой секции равномерного и полностью развитого Последний получается в том случае, когда длина неохлаждаемого участка перед нагреваемой секцией достаточно велика. Кроме того, были проведены измерения профилей скорости и температуры воздушного потока в случае равномерного профиля скорости Um на входе нагреваемой секции. Получены две серии экспериментальных данных одна— для случая доминирования вынужденной конвекции (Gr/Re = 0,735), а другая — для режима смешанной конвекции (Gr/Re = = 33,25), причем число Рейнольдса рассчитано по диаметру трубы 2а согласно приведенному ниже определению. Был сделан вывод, что влияние естественной конвекции может привести к существенному изменению [c.631]

Проведенный анализ показывает, что неоднородное температурное поле, существующее в пространстве между двумя вертикальными стенками, вызывает появление подъемных сил в жидкости, заполняющей это пространство. Наличие подъемных сил приводит к тому, что в жидкости возникает неоднородный профиль скоростей. Указанный профиль, описываемый формулой (9.190), изображен на рис. 9-11. Такие профили обычно реализуются в колоннах Клузиуса—Диккеля, предназначенных для разделения изотопов или органических жидких смесей. Работа этих колонн основана на совместном применении эффектов терме диффузии и естественной конвекции. Явление термодиффузии более подробно освещено в главе 17-. [c.277]

Из последней системы уравнений и граничных условий непосредственно следует, что безразмерные компоненты скоростей ф , и <рг, так же как и безразмерная температура в, зависят от безразмерных координат т) и и от числа Прандтля. Поскольку гидродинамические потоки, возникаюшде из-за наличия естественной конвекции, обычно обладают очень малыми скоростями, члены в уравнении движения, которые включают Рг, как правило, вносят весьма малый вклад в сопоставлении с членами, описываюпщми молекулярный перенос (приравнивание нулю инерционных членов в уравнении движения соответствует приближению ползущего течения ). Исходя из этого, можно заключить, что зависимость профиля температур от числа Прандтля должна быть слабой. [c.308]

Для полирования лопаток было разработано специальное приспособление, состоящее из замка, дополнительного алюминиевого анода в виде ленты, огибающей лопатку по всему периметру, и двух дополнительных профилированных катодов из нержавеющей стали, расположенных со стороны спинки и со стороны корыта лопатки. Расстояние между пером лопатки и дополнительными катодами составляло 8—15 мм. Введение дополнительных катодов, повторяющих по конфигурации профиль лопатки, устранило подтравливание с выявлением структуры в глубоких выемках у полки на корыте и у замка на спинке. Дополнительный анод на расстоянии 12 мм от кромки обеспечил равномерность съема по кромкам лопатки, предотвращая чрезмерное их утоньше-ние. Лопатки размещались в электрополировочных ваннах горизонтально свинцовые катоды подвешивались вертикально. Электролит перемешивался только за счет естественной конвекции, [c.26]

Представляет интерес попытка [88, 89] объяснить получеги1е заниженных эффективных значений ац в области раскрытия иоверхности частиц в неподвижном слое с помощью следующего механизма. С увеличением коэффициента теплоотдачи между газом и частицами профиль температур газа получается круче, и наоборот более пологий профиль соответствует меныпим значениям а-.,. Возникновение крутого профиля (большая поверхность мелких частиц способствует этому) приводит к появлению продольного теплового потока перенос тепла осуществляется за счет эффективной теплопроводности слоя (термическим сопротивлением частиц можно пренебречь). Это явление, естественно, сглаживает крутой температурный профиль (тем более, чем выше эффективная теплопроводность) профиль становится более пологим, что воспринимается как уменьшение коэффициента теплоотдачи. Описанное явление играет значительную роль при малых скоростях газа (низких значениях Re) при больших Re оно подавлено вынужденной конвекцией, и значения с4ч(Мйч) приближаются к теоретическим. [c.242]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология