Турбулентная температуре и теплопроводность

Изменение температуры на поверхности водоема и в грунте на различных глубинах в различные моменты времени иллюстрируют рис. 1.1 и 1.2. Температуры рассчитаны при турбулентных коэффициентах теплопроводности воды и воздуха, указанных в табл. 1.1, среднегодовой температуре, равной 10 °С, и амплитуды радиационного баланса - 10 Вт/м . [c.17]

Распределение температур в слое определяется коэффициентом теплопроводности зернистого слоя, а теплоперенос от слоя к наружной среде — коэффициентом теплопередачи /(. В отличие от процесса переноса теплоты в -незаполненных трубах при турбулентном режиме течения, здесь сопротивление теплопереносу из ядра потока к стенке трубы нельзя принимать сосредоточенным лишь в пограничном слое. [c.127]

При передаче тепла конвекцией у поверхности стенки, вдоль которой движется теплоноситель и через которую проходит тепло, образуется ламинарный пограничный слой. Через этот слой тепло передается путем теплопроводности, в то время как за пределами слоя, в основной массе теплоносителя, температура в каждом поперечном сечении почти постоянна (мало изменяется по мере удаления от стенки). Выравнивание температуры в основной массе происходит в результате перемешивания теплоносителя при движении отдельных его частиц. С повышением турбулентности потока перемешивание усиливается, что приводит к уменьшению толщины пограничного слоя и увеличению количества передаваемого тепла. [c.370]

Заметное влияние на интенсивность теплообмена может оказать лишь часть мощности которая рассеивается в тепловом пристенном слое толщиной б,,- Остальная часть теплоты N — переносится в жидкости путем турбулентной теплопроводности, т. е. с малыми градиентами температур. [c.198]

Иногда вместо коэффициента теплоотдачи пользуются понятием эквивалентной толщины ламинарного (пограничного) слоя. Допустим, что мы заменили турбулентную зону дополнительным ламинарным слоем, дающим такой же перепад темцературы, т. е. в турбулентной зоне предполагается идеальное перемешивание и постоянная температура. В такой заменяющей системе будет только ламинарный слой (основной и дополнительный), и будет иметь место передача тепла за счет чистой теплопроводности, которая определится известным уравнением [c.317]

Значит, в идеальной сжимаемой жидкости вихревой эффект невозможен. В основе механизма этого явления должен лежать процесс переноса существенного уменьшения полной энтальпии газовых частиц в стационарном потоке вязкого газа, чего не происходит. Следовательно, центробежный поток энергии является результатом процесса переноса тепла, что возможно только при наличии в газе радиальных фадиентов температур. Изменение средних значений полных энтальпий потоков обусловлено не теплопроводностью, а только внутренним нротивоточным теплообменом встречных потоков. Это происходит в результате турбулентного перемещения газа в вихре, периферийные слои которого имеют наибольшую скорость и самую низкую статическую температуру. Выравнивание угловой скорости — результат фения, что ведет к росту давления в приосевой области. Из зоны повышенного давления берет начало центральный поток при движении в сторону диафрагмы. [c.22]

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]

Так же как и турбулентная вязкость (см. стр. 47), турбулентная теплопроводность обусловливается не физическими свойствами среды, а конфигурацией и размерами поля температур, значениями осредненных скоростей турбулентного движения и другими внешними факторами, Значення во много раз превышают значення X, так как в ядре потока количество тепла, переносимое турбулентными пульсациями, гораздо больше, чем при переносе путем теплопроводности. [c.276]

Тепловой расчет нестационарного турбулентного режима течения ставит своей целью определить распределение температуры жидкости по сечению и длине участка, а также длину участка с турбулентным режимом течения жидкости в каждый момент времени работы нефтепровода. Это достигается решением нестационарного уравнения теплопроводности с соответствующими условиями внешнего теплообмена, записанного в следующем виде [c.152]

Задачи горения, следовательно, можно охарактеризовать как нестационарные задачи турбулентной массо- и теплопроводности при наличии динамических источников вещества и тепла. Но хотя такое представление и определяет пути анализа процессов горения, конкретное решение задач теории горения при этом затруднено. Исследование процессов горения должно развиваться по пути составления систем интегро-дифференциальных уравнений, соответствие которых истинному ходу процесса следует проверять сопоставлением результатов решений этих систем с данными эксперимента. Именно так и развивается ныне теория горения, причем наиболее подробно исследуются крайние случаи, когда в сложном комплексе вопросов можно абстрагироваться от некоторых из них. В частности, установилось деление процессов горения на области протекания. Так, при анализе явлений термического распада природных топлив для мелких частиц при низких температурах можно пренебречь временем прогрева и рассматривать процесс как чисто кинетический распад сложного вещества на более простые соединения. Наоборот, при прогреве крупных кусков топлива в среде высокой температуры основным является ход нагрева. Можно принять, что сам термический распад происходит мгновенно. Появляется деление процесса на крайние области — кинетическую и тепловую, в каждой процесс может быть описан более простыми уравнениями, чем в общем случае протекания процесса в промежуточной области. [c.5]

Определялись поправочные множители, учитывающие влияние естественной конвекции на скорость горения [ ]. Исследовалось влияние испарения и горения на сопротивление сферы (например, в работах [ ] и [ ]). Разные авторы исследовали влияние полимеризации, крекинга и фракционной перегонки в каплях многокомпонентного жидкого горючего, учитывали радиационный перенос тепла от пламени к кайле, теплопроводность (неоднородность температуры), движение жидкости внутри капли, интенсивную мелкомасштабную турбулентность в газе, близость других горящих капель, находящихся в окисляющей атмосфере, рассматривали явления воспламенения и погасания. Тем пе менее простых надежных и полезных поправок к формуле (58), учитывающих какой-либо из этих эффектов, не было получено. [c.89]

При исследовании потока в гладкой трубе можно отчетливо выделить два слоя. В ламинарном пристенном слое перенос теплоты в радиальном направлении обеспечивается теплопроводностью, а в турбулентном ядре — перемешиванием масс потока. Обозначим температуру теплового потока на расстоянии у от стенки трубы 1у. Тогда плотность теплового потока в поперечном направлении [c.10]

В разд. 12.3 будет выведено общее выражение для избыточного локального потенциала, позволяюш ее рассмотреть, в частности, два предельных случая. Первый случай, когда = О, соответствует проблеме Бенара (гл. 11). Второй случай, когда 52а = 0, соответствует переходу от ламинарного к турбулентному течению в потоке постоянной температуры. В разд. 7.3 было показано (в связи с теоремой Гельмгольца), что предположение о постоянстве температуры допустимо при достаточно медленном потоке, так как в этом случае диссипативные члены, входяш.ие в уравнение баланса энергии (1.42), имеют второй порядок малости и ими можно пренебречь. Мы будем считать это допуш.ение справедливым для всей области ламинарных потоков, вплоть до начала турбулентности. Это также означает, что в задачах с 5 а ф О мы считаем, что поперечный градиент температуры остается постоянным, т. е. таким, как и в покоящейся жидкости (вязкость V и теплопроводность X постоянны). Распределение скоростей и температур в основном потоке показано на рис. 12.1. [c.177]

В нашем расчете имеет смысл сравнивать турбулентный случай с ламинарным, так как мы не задавались целью подобрать различные параметры таким образом, чтобы получить согласие с какими-либо экспериментальными данными. Это сравнение показывает значительное увеличение скорости горения, незначительное уширение фронта пламени и изменение формы профиля температуры внутри фронта пламени. Изменение формы вызвано тем, что коэффициент увеличения теплопроводности зависит от положения точки в фронте пламени. [c.15]

В аналогии Рейнольдса постулируется равенство коэффициентов молярного переноса импульса и теплоты в любой точке потока и считается, что при характерном для турбулентных потоков интенсивном перемешивании среды влияние процессов молекулярного переноса пренебрежимо мало. Если обозначить через плотность поперечного потока массы между слоями жидкости, имеющими скорости виг и гиа, температуры Т, и Гг, то, пренебрегая молекулярной вязкостью и теплопроводностью, касательное напряжение и плотность теплового потока между рассматриваемыми слоями можно представить как [c.162]

Н. М. Зингером были проведены опыты по конденсации пара на струе воды, движущейся со скоростью Ю- -25 м/сек. Автор установил значительную деформацию температурного поля, связанную с нарушением сплошности струи. В быстродвижущейся струе жидкости коэффициент турбулентной теплопроводности меняется по сечению струи и интенсивность теплоотдачи возрастает по сравнению со струей, движущейся с малой скоростью. Для оценки интенсивности теплоотдачи рассмотрим пример. Через сопло диаметром 5 мм выпускается вода со скоростью 25 м/сек. Начальная температура воды Тх = 278° К и конечная Га = 373° К. Давление пара в приемной камере [c.220]

В предыдущих главах рассматривался перенос тепла от твердой ловерхности в движущийся поток, обусловленный совместным действием кондукции и конвекции. В непосредственной близости от поверхности жидкость фактически находится в состоянии покоя и кондукция является единственным способом передачи тепла от поверхности. Так как скорости потока увеличиваются с увеличением расстояния от стенки, то тепло переносится потоком во все возрастающем количестве (конвекция). В областях, отстоящих дальше от стенки, конвекция становится преобладающим способом переноса тепла. В турбулентном потоке непрерывное перемешивание частичек жидкости связано с колебаниями турбулентной скорости. Это перемешивание вызывает перенос тепла, когда в потоке имеются градиенты температур. Таким образом, в турбулентном потоке наблюдается третий тип теплообмена дополнительно к теплопроводности и конвекции, связанной с объемным движением жидкости. Процесс турбулентного перемешивания настолько мало понятен, что до сих пор еще никто не преуспел в предугадывании на основании одних вычислений картины теплообмена в турбулентном потоке. [c.253]

Только слои жидкости в непосредственной близости от стенки существенно влияют на теплообмен. Векторы скорости этих слоев параллельны стенке, а тепловой поток перпендикулярен к ней. Поэтому мы рассматриваем законы теплообмена в потоке, параллельном поверхности стенки (в направлении оси х). Предположим, что скорость существенно изменяется только в направлении у, в котором также происходит передача тепла. Поэтому существенное изменение температуры имеет место только в направлении у. Согласно Прандтлю мы упрощаем действительные условия, допуская, что ламинарный подслой, в котором не имеется никакого турбулентного перемешивания, существует в непосредственной близости от стенки и что в остальном потоке ламинарная теплопроводность н трение малы по сравнению с турбулентным теплообменом и ими можно пренебречь. [c.254]

Теплопроводность и конвекция - два совершенно различных физических процесса. Теплопроводность-явление молекулярное, конвекция-явление макроскопическое, при котором в переносе теплоты участвуют целые слои теплоносителя с разными температурами. Совершенно очевидно, что конвекцией теплота переносится намного быстрее, чем теплопроводностью, поэтому развитие турбулентности способствует ускорению конвективного переноса теплоты. Например, жидкость быстрее нагревается или охлаждается через стенку аппарата, снабженного мешалкой, чем в емкости с неподвижной жидкостью. [c.277]

В ядре потока X, так как при этом количество теплоты, переносимое турбулентными пульсациями, значительно больше, чем молекулярной теплопроводностью. Очевидно, у стенки = 0. Интенсивность переноса теплоты в ядре потока выражают с помощью коэффициента турбулентной температуропроводности = Х р , который уменьшается но мере приближения к стенке в пограничном слое а., < а, а у стенки = 0. Принимают, что граница теплового пограничного слоя соответствует геометрическому месту точек, для которых = а. Значения и а и V обычно не совпадают, поэтому в общем случае не равны и толщины гидродинамического и теплового пограничных слоев, т. е. 5 ф 5 . Эти слои совпадают лишь при V а. Поскольку отношение м/а по существу представляет собой критерий Прандтля, так как Рг = у/а, то толщины гидродинамического и теплового слоев будут совпадать при Рг 1, т.е. при Рг 1 соблюдается подобие полей температур и скоростей и, таким образом, критерий Прандтля характеризует подобие этих полей. [c.282]

Теплообменник представляет собой устройство, в котором тепло передается от одного теплоносителя к другому обычно путем теплопроводности и конвекцией. При этом конвекция играет основную роль в передаче тепла в теплообменных аппаратах в условиях вынужденного турбулентного потока теплоносителя. Естественная конвекция происходит только в некоторых простых теплообменниках большей частью с газовым теплоносителем при очень высокой температуре. В некоторых случаях одновременно с теплопередачей наблюдается и массообмен. [c.136]

В случае стабилизаторов практически приемлемых размеров нижняя часть зоны рециркуляции обычно оказывается турбулентной. Кроме того, граница следа приобретает неясные очертания. Нельзя утверждать совершенно определенно, но все же вполне вероятно, что Лг больше Ль Даже если бы нижняя часть следа была ламинарной, то локальный коэффициент теплопроводности был бы намного больше соответствующего коэффициента в верхней части из-за более высокой температуры. Следовательно, можно ожидать, что отношение Л = Л2/Л1 при всех обстоятельствах достаточно велико. В дальнейшем рассуждении весьма важно, что Л>. 1. [c.175]

В случае разности температур такой перенос представляет собой турбулентную теплопроводность. [c.97]

В потоке газов диффузия и теплопроводность совершаются как благодаря тепловому движению молекул (молекулярная диффузия и теплопроводность), так и за счет беспорядочного движения молей газа различного состава и температуры (турбулентная диффузия и теплопроводность). [c.83]

Численный метод Крэнка В работе Розенберга, Даррилла и Спенсера приведен пример расчета процесса, в котором протекает реакция первого порядка. Профиль скоростей по сечению трубы считался плоским. Перенос тепла и массы в радиальном направлении был принят пропорциональным первой производной температуры или концентрации. Турбулентная диффузия и теплопроводность, влияющая на реакцию, считались постоянными. Осевая диффузия не учитывалась. [c.203]

В ламинарном пограничном слое перенос тепла осуществляется путем теплопроводности. Обычно тепловые (термические) сопротивления здесь высоки. Этому соответствует больиюе падение температуры. В турбулентном слое вследствие перемешивания тепло переносится путем конвекции. Температура в турбулентном слое быстро выравнивается, и приближенно ее можно считать средней температурой потока. [c.316]

В настоящее время разработаны методы расчета турбулентных струйных течений, позволяющие получить картину непрерывной деформации всего поля течения. Наиболее перспективный из них — метод эквивалентной задачи теории теплопроводности [9], основное нреимущество которого состоит в возможности проведения расчета струйного течения с произвольными начальными профилями скорости, температуры и концентрации. [c.53]

Предложена модель турйулентного перемешивания, позволяющая решать различные задачи турбулентного горения и смешения, а также раздельно оценивать влияние на горение скорости тепловыделения, молекулярной теплопроводности, диффузии, параметров турбулентности и т. д. Получено качественное совпадение результатов расчета и опытных данных. Показано, что по рассчитанным ско ростям горения можно на основе статистического описания пламени рассчитывать поля средних температур в факеле. [c.155]

Значения tax и вых определяют экспериментально. По ним при известном давлении на входе и на выходе из трубы находят значения Лвк и йиых. Для измерения оых иримеияют смесительные устройства, теплоизолированные от окружающей среды. Наиболее эффективны смесители, состоящие из набора чередующихся по ходу потока дисков с центральными и периферийными отверстиями. Количество дисков, обеспечивающих полное перемешивание жидкости и выравнивание температуры, подбирают опытным путем. Для турбулентных течений обычно достаточно четырех-пяти дисков (см, рнс. 8.27). Для ламинарных течений степень перемешивания может зависеть от числа Re перед смесителем. Для жидкостей с переменной теплоемкостью, например, при сверхкритическом давлении необходимо учитывать падение давления в смесителе (для адиабатных условий можно считать, что в смесителе происходит дросселирование при ft= onst). По измеренной температуре и давлению за смесителем находят энтальпию, которую принимают за энтальпию на выходе из трубы Лвых. Температуру за смесителем измеряют термопарами, помещаемыми в металлические гильзы (капилляры). Спай термопары должен иметь хороший тепловой контакт с гильзой (часто их приваривают к гильзе). Для уменьшения погрешностей измерения, связанных с отводом теплоты по гильзе, принимают меры, улучшающие теплообмен потока с гильзой сужают проходное сечение для увеличения скорости пото-1са, развивают поверхность контакта гильзы с потоком в месте расположения спая, помещая на конце гильзы звездочки из металлов с большой теплопроводностью. [c.427]

Как отмечалось в предыдущем разделе, в неустойчиво стратифицированном слое жидкости могут существовать несколько различных типов течений и режимов переноса. Наиболее важными из них являются режим теплопроводности, ламинарная конвекция и режим турбулентного течения. Для чисел Рэлея, меньших критического значения Какр (в случае слоя жидкости между двумя твердыми горизонтальными поверхностями Какр 1708), этот жидкий слой остается неподвижным, а при вертикальной симметрии жидкости — устойчивым по отношению к малым возмущениям. При этом число Нуссельта Ки, подсчитываемое по разности температур и толщине слоя жидкости, равно [c.217]

Идя таким путем, Дайсслер смог определить теплообмен в трубе при турбулентном режиме и поток пограничного слоя воздуха, которые, как оказалось, хорошо совпадают с экспериментальными данными. В этих вычислениях он полагал, что число Прандтля и удельная теплоемкость постоянны, а вязкость и теплопроводность изменяются пропорционально степени 0,68 абсолютной температуры. Теплообмен и поток тогда зависят от дополнительного параметра р= - . ....-, который можно определить как [c.286]

Для интенсификации процессов массо- и теплопередачи в этих печах применяют следующие приемы 1) увеличение движущей силы теплопередачи М повыщением температуры теплоносителя и применением противотока теплоносителя и нагреваемого материала (туннельные печи, барабанные вращающиеся печи) 2) увеличение поверхности теплообмена измельчением нагреваемого материала и перемещиванием его в потоке теплоносителя (барабанные вращающиеся печи), распылением или взвещиванием материала в потоке газа, печи кипяп1его слоя), расплавлением нагреваемой щихты (домны, конверторы) 3) увеличение коэффициента теплоотдачи использованием теплоты излучения стен и свода печей (отражательные печи), повыщением турбулентности потоков греющих газов, увеличением коэффициента теплопроводности при расплавлении нагреваемого материала и т. п. Для топливных печей косвенного нагрева [c.180]

Горение полимеров в большей степени зависит от нехимических факторов, таких, как турбулентность газовой фазы, кондуктив-ная, конвективная и радиационная теплопередача, а также характеристики испарения и плавления составляющих. Эксперименты обычно начинаются с того, что образец полимера нагревают внешним источником и по достижении достаточно высокой температуры, зависящей от воспламеняемости материала, происходит воспламенение, которое, в зависимости от окружающих условий и механизма тепловой обратной связи, может закончиться полным сгоранием образца. В таком процессе горения большая часть тепловой обратной связи обеспечивается теплопроводностью, хотя возможен вклад и радиационного теплообмена. [c.67]

Коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности трубок к толуолу при вынужденном турбулентном режиме определяется по (4.1.5.3), где при температурах 66 °С и 110,4 °С значения Рг для толуола соответственно составят 4,5 и 3,6, а значение теплопроводности толуола при температуре 66 °С — 0,13 Вт/(м К). Таким образом, аг = КигХг/ вн = 668 Вт/(м К). [c.343]

Первая попытка получить уравнение для плотности вероятностей в турбулентном потоке, по видимому, сделана Фростом [1960] при рассмотрении турбулентного горения однородной смеси горючих газов. В этой работе найдено уравнение для плотности вероятностей температуры. При выводе, помимо точного уравнения теплопроводности, привлекались дополнительные соображения (например, о марковском характере процесса турбулентного смешения). Похожее уравнение (под названием модели Ланжевс-на) появилось позже в работе Чанга [1969]. В дальнейшем этот подход развивался в работах Кузнецова и Фроста [1973] и Фроста [1973, 1977]. [c.54]

Как следует из детального анализа процесса перемешивания и горения, в турбулентном пламени в следе на некотором расстоянии от стабилизатора могут оказаться небольшие количества избыточного кислорода или горючего, если состав смеси в основном потоке является бедным или богатым соответственно. Эти реагирующие вещества в следе вступают в реакцию и увеличивают скорость тепловыделения в критическом объеме зажигания. Следовательно, горячий циркулирующий вихрь, протекая над соответствующей поверхностью стабилизатора, доставляет стабилизатору тепло. Это тепло теплопроводностью передается в верхнюю часть стабилизатора и нагревает слой предварительно перемешанной смеси, которая, перемещаясь по дуге в 80° от передней критической точки до точки отрыва, участвует в процессе формирования пограничного слоя. В результате образуется тепловой пограничный слой, который после отрыва образует с динамическим пограничным слоем соответствующую комбинацию свободных теплового и динамического слоев. На фиг. 6, а и б приводятся шлирен-фотографии градиента плотности в тепловом свободном слое, которые показывают, что положение слоя, начиная от точки отрыва, не зависит от присутствия пламени. Однако при горении отмечается небольшое утолщение шлирен-изображения в области светящейся вершины пламени. Мы полагаем, что наблюдаемый в более широкой области градиент плотности или тепловой градиент является следствием локального термически ускоренного процесса перемешивания и скорости переноса тепла в треугольной зоне перемешивания, заполненной мелкими вихрями. Как указывалось выше, мы считаем, что эта переходная зона является областью высокой проводимости, посредством которой горючие реагенты, имеющие среднюю температуру пограничного слоя, вырываются из этого [c.238]