Температура потоке в круглой труб

Рис. 4.10. Изменение теплового потока д при линейном росте температуры поверхности круглой трубы вдоль течения жидкости

Здесь Т — среднемассовая температура потока. Из уравнения (3-5) получаем для круглой трубы [c.100]

Рассмотрим ламинарное течение в круглой трубе для случая гидродинамически и термически стабилизированного потока, т. е. такого потока, для которого профиль скорости не меняется по оси трубы, а изменение температурного профиля вдоль оси происходит как бы равномерно во всех точках, так что безразмерный профиль температур остается неизменным [c.101]

Пример 3.1. Определить местный коэффициент теплоотдачи в условиях постоянного теплового потока на расстоянии 0,914 м от входа круглой трубы внутренним диаметром 12,7 мм, по которой течет вода со скоростью 0,0305 м сек при температуре 310,7° К местная температура стенки трубы равна 288,5° К. [c.56]

Подобное расслоение потока ведет к уменьшению эффективной разности температур между стеикой трубы и потоком фторида вблизи стенки, следовательно, коэффициент теплоотдачи, рассчитанный на основе измеренной разности температур стенки и в центре свободного потока жидкости, будет ниже, чем в круглом канале при числах Рейнольдса, превышающих 5000. [c.279]

На рис. 6-23 приведены графики трех решений для теплоотдачи при ламинарном течении в круглых трубах на участке одновременно происходящих тепловой и гидродинамической стабилизации, т. е. когда на входе в трубу температура и скорость потока однородны по сечению (при л = 0) [Л. 12]. Эти результаты получены для среды с Рг = 0 7 и, таким образом, прило- [c.88]

Исследования показали, что при движении потока в гладких трубах и каналах конвективный коэффициент теплоотдачи при прочих равных условиях в два и более раза ниже, чем при внешнем обтекании круглых труб и тел другой формы. В связи с этим возникает вопрос, возможно ли за счет преимуществ внешнего обтекания достичь значений коэффициентов теплоотдачи, характерных для развитого турбулентного режима, в области ламинарного и переходного режимов течения. С этой целью были проведены исследования теплоотдачи и сопротивления элементов с двуугольными каналами малых эквивалентных диаметров. Опыты проводились на аэродинамической установке разомкнутого типа. Воздушный поток создавался воздуходувкой производительностью 250 м 1ч и напором 3500 мм вод. ст. Исследования проводились на одиночных элементах, обогреваемых кипящей водой и состоящих из двух профильных листов шириной приблизительно 100 мм, длиной 180—200 мм. При этом, как показали визуальные наблюдения, в слое воды, прилегающем к стенке элемента, происходит интенсивная циркуляция пароводяной эмульсии, что обеспечивает высокие значения коэффициентов теплоотдачи со стороны кипящей воды и, как следствие этого, постоянную температуру стенок элементов, равную температуре насыщенного пара. Вследствие того, что коэффициенты теплоотдачи со стороны кипящей воды большие, тепловым сопротивлением от воды к стенке пренебрегали. Коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха принимали равным коэффи-циенту теплопередачи. Результаты опытов обрабатывались в критериях подобия [c.38]

Основные механизмы переноса при смешанно-конвективном течении в трубах некруглого сечения остаются такими же, как и в круглых трубах. Разности температур вызывают возникновение выталкивающих сил и формируется вторичное течение, накладывающееся на основной поток. Оно начинает развиваться вблизи входного сечения трубы и становится интенсивнее ниже по потоку. Когда температура жидкости приближается к температуре стенки, оно ослабевает. При ламинарном режиме это вторичное течение вызывает интенсификацию теплообмена. В работе [23] впервые проведен анализ полностью развитого с самого начала ламинарного смешанно-конвективного течения в горизонтальных трубах прямоугольного сечения. Предполагалось, что стенка трубы имеет высокую теплопроводность, плотность теплового потока на стенке постоянна в осевом направлении, а температура стенки равномерна по периметру трубы. Были получены численные решения для степеней удлинения сечения 7 = 0,2 0,5 1 2 и 5 при Рг = 0,73. Для труб квадратного сечения расчеты были выполнены и при Рг = 7,2. Показано, что и коэффициент трения, и тепловой поток возрастают при увеличении Ре Ра. Для заданного значения Ре Ра максимальные величины коэффициента трения и теплового потока до- [c.648]

Рассчитайте кривые распределения температур для гидравлических и термических стабилизированного ламинарного потока, протекающего через трубу с круглым поперечным сечением, для случая постоянного потока через стенку трубы и постоянной температуры стенки. При расчете примите, что скорость постоянна в поперечном сечении трубы. Вычислите критерии Нуссельта для обоих пограничных условий. Позже будет показано, что полученные результаты являются хорощим приближением к теплообмену в установившемся турбулентном потоке в трубе для жидкости с очень малыми значениями критерия Прандтля. [c.252]

Для таких течений в круглой трубе локальное число Нуссельта подсчитывается по диаметру и разности между температурой стенки и средней калориметрической температурой жидкости. В случае постоянной температуры стенки Ыи= 3,64, а в случае постоянной плотности теплового потока ц=4,36. [c.262]

В случае некруглых труб описанные выше условия изменяются, что можно видеть из рис. 2. Для случая постоянной температуры стенки (случай а) условия по существу те же, что и для круглой трубы. Для случая постоянного тепловыделения в стенках отсутствие симметрии в некруглых трубах приводит к существованию градиента температуры по периметру, что в свою очередь обусловливает наличие теплового потока в стенке. Этот тепловой поток влияет на распределение температуры в стенке и, следовательно, термические свойства стенки могут оказаться существенными при решении уравнения (3). [c.262]

При вычислении Ре за характерный размер берется наружный диаметр круглых труб или для овальных, V относится к средней температуре потока. Сопротивление (Ар) потоку охлаждающего воздуха в холодильниках радиаторного типа определяется уравнением, аналогичным (485 ) и складывается из сопротивлений трубчатки и воздухоотводящего кожуха. Первая часть потерь давления может быть определена с учетом уравнений [c.333]

Распределение температуры в потоке жидкости внутри круглой трубы запишется в виде [c.258]

При общих допущениях, которые были приведены в 4.3 для круглой трубы, сформулируем задачу теплообмена при течении ньютоновской жидкости в щелевом канале высотой Л=2Ь, 0 —Ь у Ь). Предположим, что температуры внешних сред, омывающих обе стенки канала, изменяются только по координате х. Пусть ф а ) —температура среды, омывающей верхнюю стенку канала (у Ь), и ф2(> )—температура среды около нижней поверхности канала у —Ь). Тогда при несимметричных граничных условиях третьего рода распределение температуры в потоке жидкости внутри канала определяется из решения следующей задачи [c.266]

Поле температуры в потоке среды со степенным реологическим законом при граничных условиях третьего и первого рода. Распределение температуры в неньютоновских жидкостях с профилем скорости (4.371) внутри круглой трубы (Г = 1) и плоской щели (Г=0)7 когда их стенки весьма тонки и изготовлены из материалов с высоким коэффициентом теплопроводности, находится при симметричных температурных режимах внешней среды из решения следующей задачи [c.346]

Восстановление теплового потока на поверхности круглой трубы. Предположим, что для двумерного вектора Ф первой компонентой является ф(-Х )—произвольная плотность теплового потока на поверхности трубы, а другая компонента — распределение внутренних источников теплоты — равна нулю, т. е. в уравнении переноса (X) = ==0. Тогда поле температуры в потоке жидкости при граничных условиях второго рода (4.122) запишется формулой [c.368]

В настоящем разделе предложено рассмотрение задачи, сформулированной в разделе 9.8, а именно задачи об определении профиля температур в ламинарном потоке, движущемся по круглой трубе при наличии постоянного теплового потока к ее стенке. Ранее было выведено дифференциальное уравнение в частных производных [уравнение (9.160)], описывающее профиль температур, и получено асимптотическое решение этого уравнения, справедливое на очень больших расстояниях от начального участка зоны нагрева. Ниже найдено полное решение уравнения (9.160). Кроме того, получено и проанализировано асимптотическое решение для очень малых расстояний. Таким образом, система, изображенная схематически на рис. 9-11, в данной книге обсуждается со следующих трех точек зрения 1) точного решения дифференциального уравнения (9.160), выведенного методом разделения переменных (пример 11-4) 2) асимптотического решения, справедливого на входном участке зоны нагрева и полученного методом автомодельных переменных (пример [c.335]

Пример 12-1. Профили температур при установившемся турбулентном течении в гладких круглых трубах. Турбулентный поток жидкости движется в гладкой круглой трубе диаметра D = 2R. Вплоть до сечения z = О температура жидкости в трубе всюду постоянна и равна Ti (рис. 12-2). Начиная от сечения 2=0, всю последующую часть поверхности трубы, расположенную ниже по течению, занимает охлаждающее устройство, позволяющее отводить от стенки трубы постоянный тепловой поток дд. На некотором расстоянии (вниз по течению) от места включения этого потока происходит полная стабилизация радиальных профилей температуры, в результате чего разность Т(г, z) — Г (О, z) перестает зависеть от координаты z. Условие постоянства теплового потока на стабилизированном участке температурного поля означает, что [c.354]

Предварительно установим некоторые общие представления. Рассмотрим простейший случай течения жидкости по прямой круглой трубе постоянного радиуса 7 с постоянной температурой поверхности стенок в ст = 0. Во входном сечении (л =0) жидкость во всех точках имеет одинаковую скорость и одинаковую температуру о. Для конкретности примем 0 о>О. Это значит, что рассматривается охлаждение жидкости. Под влиянием динамического взаимодействия потока со стенкой первоначально однородное скоростное поле деформируется. Возникает пограничный слой, постепенно нарастающий по длине трубы. Происходит процесс формирования профиля скорости. Этот процесс заканчивается тем, что пограничный слой заполняет все сечение. Начиная с этого момента, течение стабилизируется и профиль скорости больше не изменяется, вплоть до выхода жидкости из трубы (напомним, что физические свойства жидкости считаются неизменными). [c.169]

Ламинарное течение внутри трубы. Рассматривается стационарный процесс теплообмена между ламинарным потоком теплоносителя, проходящим вдоль прямой круглой трубы постоянного сечения и внутренней поверхностью трубы. Температура 7 , поверхности трубы, с которой контактирует теплоноситель, принимается известной и постоянной. [c.52]

В большинстве публикаций применяли непрерывный линейный или точечный источник тепла или вещества-метки, причем температуру или концентрацию метки измеряли в точках по сечению на некотором расстоянии вдоль по потоку от источника. Рис. 4.8 иллюстрирует сущность типичного эксперимента с непрерывным точечным источником в турбулентном потоке, движущемся в круглой трубе. [c.136]

Рис. 163. Поля температур и скоростей в потоке жидкости внутри круглой трубы при турбулентном движении

Рис. 27. Разница температур стенка — жидкость ниже КТП как многозначная функция теплового потока [круглая труба >вн = =0,499 см Ь = 80 сл р = 71,5 кг1см р = 150 г/ (см сек) Х1 = 0,2].

При внезапном изменении температуры стенки круглой трубы на ДГст — ==Гст—Го (где Го — начальная температура трубы и текущей в ней стационарно жидкости с постоянными физическими свойствами) изменение температуры жидкости и теплового потока описывается формулами [c.220]

В этих формулах значения Ни, Ве, Рг и Ог принимаются нри температуре потока, а Ргст — при температуре стенки. Эти формулы применимы к трубам поперечного сечения любой формы круглого, квадратного, прямоугольного, кольцевого (при отношении 2/ 1 от 1 до 5,6), щелевого (при отношении а/Ь от 1 до 40), а также для продольно омываемых пучков труб (при отношении / эк > более 50). В этих случаях за определяющий размер надо принимать эквивалентный диаметр эк> равный учетверенной площади поперечного сечения капала (5), деленной на его полный (смоченный) периметр (П), независимо от того, какая часть этого периметра участвует в теплообмене [c.27]

Для случая ламинарного течения в круглой трубе расчеты Янга [Л. 6] для участка тепловой стабилизации как при однородном тепловом потоке, так и при постоянной температуре поверхности хорошо описываются уравнением, в котором п=—0,11 для широкого диапазона отношения вязкостей. [c.78]

Для турбулентного течения в круглой трубе Дейслер [Л. 8] вычислил тепловой поток и сопротивление движению в условиях переменной вязкости для широкого диапазона чисел Прандтля. Хотя эти результаты представлены им в форме поправок к определяющей температуре, в табл. 4-2 они приведены в преобразованном виде как показатели степени т и п. [c.78]

В ходе экспериментальной работы, приведшей к результатам, обоб- eнным в гл. 10, была установле-а возможность получения в общем виде основных зависимостей, характеризующих теплоотдачу и гидравлическое сопротивление некоторых поверхностей сравнительно простой формы. Более того, для случаев движения потока внутри труб круглого и прямоугольного сечений получены аналитические решения. Таким образом, продуманно комбинируя аналитические решения с обобщением экспериментальных данных, можно с достаточной полнотой охарактеризовать теплоотдачу и сопротивление при течении газа внутри труб круглого и прямоугольного сечений при наличии внезапных сужений на входе, включая влияние длины трубы, способ подвода тепла и изменение свойств жидкости, зависящих от температуры. Кроме того, на основе большого количества экспериментальных данных, полученных при поперечном обтекании шахматных пучков круглых труб, возможно обобщенное представление зависимостей для поверхностей с такой геометрией, которые применимы к шахматным пучкам с геометрическими характеристиками, отличными от исследованных. [c.99]

Обогрев или охлаждение можно проводить также с помощью тепловых труб [57, 58]. Тепловая труба имеет герметичный корпус, на внутренней поверхности которого расположен капиллярно-пористый материал — фитиль, пропитанный жидкой фазой теплоносителя. Корпус выполняют обычно из круглой трубы (но имеются и плоские тепловые трубы). Тепловой поток подводят к участку корпуса на одном из концов тепловой трубы. Внутри трубы на этом участке теплоноситель испаряется, и его пары движутся по центральной части трубы к охлаждаемому участку, где они конденсируются. Жидкая фаза по фитилю возвращается в зону испарения. Плотность теплового потока на участке поверхностн корпуса трубы зависит от размеров обогреваемого и охлаждаемого участков, и поэтому имеется возможность концентрировать тепловой поток на одном из участков трубы. Уровень рабочих температур зависит от выбранного для тепловой трубы теплоносителя. Имеются трубы для различных диапазонов температур О—200, 200—550, 550—750 и выше 750 К. В качестве теплоносителей для высокотемпературных труб используются щелочные металлы. Для этих труб реализуются плотности теплового потока (в расчете па поперечное сечение трубы) до 15 кВт/см , Конструктивные особенности тепловых труб и области их применения рассмотрены в [5SJ. [c.423]

В гл. 7—10 по свободной конвекции влияние объемные сил па поток и на перенос тепла не принималось во внимание. В действительности же в обычном потоке имеют место выталкивающие силы, если плотность изменяется с температурой, и интересно знать, когда ими можно пренебречь и когда О ИИ ДОЛЖНЫ приниматься во внимаяие. Такое рассмотрение осложняется большим числом влияющих параметров. В дополнение к числам Рейнольдса и Прандтля существенными являются число Грасгофа, а также параметры, описывающие геометрию границ и ориентировку потока относительно гравитационного поля. По-видимому, наиболее полно был исследова н вьгаужденный поток через. круглую трубу с осью, параллельной направлению ускорения силы тяжести, при среднем потоке, направленном вниз или вверх [Л. 224]. [c.408]

Во-вторых, случай постоянной плотности теплового потока на стенке. Этот случай имеет место, когда наружная поверхность стенки трубы адиабатическая или на единицу объема стенки генерируется равное количество тепла (например, пропусканием электрического тока через стенку тру--о —бы). В данном случае в жидкости на поверхности стенки задан нормальный к поверхности градиент температуры. К тому же вне входного участка температуры стенки и жидкости растут в направлении течения линейно и с одинаковой интенсивностью, следовательно, градиент температуры дТ1дг является постоянным, что приводит к значительному упрощению уравнения (3). Следует отметить, что в обоих случаях для круглой трубы температура стенки по периметру любого поперечного сечения вследствие круговой симметрии постоянна. [c.262]

Здесь определяющая температура — средняя температура жидкости, а для критерия Ргст все физические величины берутся при температуре стенки. Для многоатомных газов Рг/Ргст=1. Определяющий геометрический размер I — эквивалентный диаметр э = 4//Я, где / — площадь поперечного сечения потока Я — периметр поперечного сечения потока. Для труб круглого сечения з — й.В развернутом виде уравнение (5.14) примет вид [c.190]

Рис. 4.15. Распределение температуры в потоке жидкости по радиусу (а) и длине (б) круглой трубы при 9с=сопз1

Относительная избыточная температура. в потоке псевдопластичной тепловыделяющей среды (т=1/3) внутри круглой трубы запищется в первом приближении формулой [c.348]

К вопросу упрощения решений для математических моделей сопряженных задач теплообмена. Пусть на внешней поверхности круглой трубы (г=Я2, 1= г Я )/ Я2—= = 1) задано температурное возмущение ф(Х) и процесс теплообмена описывается с помощью граничных условий первого, второго или третьего рода. Тогда для исследования закономерности теплообмена между стенкой трубы н потоком жидкости внутри трубы необходимо решить сопряженную задачу кондуктивно-конвективного теплообмена, которая путем введения неизвестной функции ф1( ) — распределения температуры на внутренней поверхности трубы — приводится к решению задачи теплопроводности по толщине стенки и обобщенной задачи Гретца — Нуссельта в потоке жидкости. При этом относительно введенной функции ф1(А ) из условия равенства плотностей теплового потока [c.371]

В настоящем разделе проанализирована задача об установившейся вынужденной конвекции. В одном предельном случае эта задача оказывается достаточно простой и может быть решена аналитически [4, 5]. Итак, рассмотрим задачу о конвективном теплонере-носе в ламинарном потоке вязкой жидкости, движущемся по круглой трубе. Будем считать физические свойства жидкости (р, ц, к и Ср) постоянными. Обозначим радиус трубы через Н и предположим, что в области 2 < О температура жидкости постоянна и равна Гр а в области 2 > О на внутренней стенке трубы поддерживается постоянное значение теплового потока, равное д . Такие условия, [c.268]

Рис. 12-3. Профили температур, рассчитанные для процесса теплопереноса в турбулентных потоках жидкостей и газов, движущихся по гладким круглым трубам [5]. Нижняя кривая (Рг = = 0,73) соответствует потоку воздуха. Представленные кривые всюду имеют положительный [наклон. Это означает, что форма профиля температур в центре трубы слегка вьшукла (в сторону движения потока). Очевидно, что такая [аномалия играет существенную роль только при малых числах Прандтля.

На рис. 4.4 безразмерные отношения E /v нанесены для разных расстояний по радиусу круглой трубы, причем кривые даны для нескольких значений Re [34, 128]. Эти кривые рассчитаны по общим уравнениям для профилей скорости в круглых трубах, однако они достаточно хорошо согласуются с ограниченным числом имеющихся данных. Аббрехт и Черчилл [1 ] получили подобные результаты из измерений профилей скорости в потоке воздуха в трубе в различных по потоку сечениях (расположенных на расстоянии от входа от 0,45 до 10 диаметров) при ступенчатом увеличении температуры стенки трубы. Слейчер [142], изучавший течение воздуха в трубе диаметром 3,8 см, обнаружил меньшее снижение Е на оси трубы по сравнению с максимальным ее зна- [c.124]

Некоторые из режимов потока представляют интерес, и их следует рассмотреть. Наиболее общим является условие, когда недогретая жидкость или жидкость при температуре насыщения поступает под давлением на вход в рабочий канал. Для удобства рассмотрения предположим, что канал есть круглая труба, но все явления, которые будут описаны, не ограничены этой конфигурацией. [c.149]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология