19.Сжатие газа в компрессорах. Одноступ-ый поршневой компрессор.

Компр-ая машина – машина для сжатия газов.

1-2: Изотермический n=1;

1-2: Политропный, n1.25;

1-2: Адиабатный процесс;

Чем меньше политропа n, тем меньше работа сжатия.

Тем-ра

Полная работа l_l_сж.-l_{нагнет.}+l_{всасыв.}

l_=-l

Для политропного процесса :

Адиабатный:

Изотермический:

P₁v₁= P₂v₂; lS=-l_сж.=- P₁v₁ln(P₂/P₁);

Процессы сжатия в T-S координатах

1-2: процесс изотермического сжатия, n=1, dS=0,

1-2: политропный 1<n<k; dS<0,

1-2: адиабатный n=k, dq=0, dS=0,

1-2: n>k, dq>0, dS>0 – политр. сж. с подв-ом тепл-ы к раб. телу,

1-2д: действ-ый процесс хар-ый тем, что на каком либо участке (1-а) осущ-ся подвод теплоты, а на а-2д отвод теплоты.

8. Стационарный тепловой поток через многослойный полый цилиндр при граничных условиях первого рода (гу-1).

Физический принцип стационарности позволяет найти температуру в любом месте конструкции. Так, например, температура T_W2 на стыке первого и второго слоев находится из формулы

7. Стационарный тепловой поток через многослойную плоскую стенку при граничных условиях первого рода (гу-1).

Физический принцип стационарности позволяет найти температуру в любом месте конструкции. Так, температура T_W2 на стыке первого и второго слоев находится из формулы

6. Критериальные формулы для описания интенсивности теплообмена при об­текании пластины.

на участке ламинарного пограничного слоя 0<X<X_кр критериальная формула для расчета среднего числа Нуссельта такова:

если длина ламинарного течения мала, то полагают, что вся пластина омывается течением с турбулентным пограничным слоем .

где и - средние значения числа Нуссельта и коэффициента теплоотдачи на участке трубы длиною L; С_t –температурный фактор, учитывает влияние направления теплового потока (в стенку или от стенки) на интенсивность конвективного теплообмена

5. Стационарный тепловой поток через однослойную плоскую стенку при гра­ничные условия первого рода (гу-1).

или

, ,

6. Критериальные формулы для описания интенсивности теплообмена при об­текании пластины.

на участке ламинарного пограничного слоя 0<X<X_кр критериальная формула для расчета среднего числа Нуссельта такова:

если длина ламинарного течения мала, то полагают, что вся пластина омывается течением с турбулентным пограничным слоем .

где и - средние значения числа Нуссельта и коэффициента теплоотдачи на участке трубы длиною L; С_t –температурный фактор, учитывает влияние направления теплового потока (в стенку или от стенки) на интенсивность конвективного теплообмена

26.Способы интенсификации конвективного теплообмена.

Увеличение величин  и , можно достигнуть за счет роста уровня турбулентности движущейся среды при увеличении Re: Re = w₀ l₀ /  =  w₀ l₀ / 

Из формулы следует

а) увеличением плотности , если движущаяся среда является газом и можно её сжимать;

б) увеличением характерной скорости w₀ ;

в) уменьшением вязкости  жидкости путем введения в неё специальных добавок (акад. А.В. Лыков предложил для уменьшения вязкости воды вводить в неё полимерные добавки).

Как правило, на характерный размер l₀ влиять не удается.

Интенсификация процессов конвективного тепломассообмена считается проведенной рационально, если увеличение их интенсивности, характеризуемой величинами  и  (или числами Нуссельта Nu и Шервуда Sh), не меньше, чем соответствующее увеличение коэффициента гидродинамического сопротивления .

стремятся турбулизировать пристенную часть, т.е. пограничный слой того можно достигнуть, нанося искусственную шероховатость В трубах с накаткой при определенном соотношении её геометрических размеров обнаружен эффект опережающего роста коэффициента теплоотдачи  по сравнению с увеличением коэффициента гидравлического сопротивления , который признан в качестве научного открытия. Применение каналов с кольцевой накаткой приводит к увеличению коэффициента теплоотдачи в 2-3 раза по сравнению с течением в гладкой трубе при одинаковых зн-ях критерия Re.

Также рациональна интенсификация теплообмена в трубах постоянного поперечного сечения, ограниченных винтовой волнообразной поверхностью

В последнее время для интенсификации конвективного теплообмена организовывают обтекание потоком поверхности тел, на которой создают размещенные в определенном порядке сферические углубления – лунки.

Интенсификацию конвективного теплообмена можно осуществить изменением свойств движущегося потока за счет его предварительного превращения из однофазной среды в многофазную. Сюда относится организация течений газожидкостных дисперсоидов за счет распыления капель жидкости в газовый поток и сквозных потоков за счет внесения твердых частиц в движущийся газ. Существуют методы интенсификации конвективного теплообмена наложением электромагнитных колебаний на чувствительные к ним жидкости и внесением акустических колебаний в движущуюся среду.

17. теплообмен при кипении жидкости в большом объеме.

Рассмотрим теплообмен при кипении жидкости в сосуде, когда жидкость в нем на удалении от поверхности прогрета до температуры насыщения. При малой плотности теплового потока в стенку q_w мал и перегрев жидкости T. При этом становится возможным возникновение пузырьков лишь большого радиуса. Они зарождаются в несмачиваемых углублениях большого радиуса на микрорельефе обогреваемой поверхности, число таких центров парообразования мало и в этом случае тепло от обогреваемой поверхности отводится не механизмом кипения жидкости, а в основном ее свободной конвекцией над обогреваемой поверхностью. В этом случае теплоотдача описывается экспериментальной зависимостью ,

где С, - постоянная величина, зависящая от рода жидкости.При достаточно больших значениях qw (и ) отвод тепла от обогреваемой поверхности определяется только кипением жидкости на ней, т.к. становится возможным зарождение и существование не только крупных, но и мелких пузырьков и число центров парообразования в этом»случае велико. В этом случае имеет место режим развитого пузырькового кипения жидкости, теплоотдача в котором описывается экспериментальной зависимостью

Экспериментально обнаружено также, что рост давления р над жидкостью приводит к увеличению интенсивности теплообмена в процессе кипения, что показано на рис. 3.3, построенном на основании обработки опытных данных для кипящей воды: величины _p и ₁, соответствуют коэффициентам теплоотдачи при произвольном давлении р и при р1 =9,8110⁴Па.

В режиме развитого пузырькового кипения складывается парадоксальная ситуация: чем больше плотность теплового потока в стенку q_w, а, следовательно, и величина T, тем лучше тепло отводится от обогреваемой поверхности (тем больше ).

Большие значения а при развитом пузырьковом режиме кипения объясняются тем, что в этом режиме паровые пузырьки очень часто отрываются от поверхности (киносъемка показывает, что в воде это происходит с частотой от 50 до 100 раз в секунду). Место оторвавшегося пузырька замещается жидкостью, поэтому возникает сильнейшая турбулизация жидкости у обогреваемой поверхности, которая и приводит к интенсификации теплоотдачи. Следует отметить, что количество пара, поступающего в пузырек у обогреваемой поверхности, составляет примерно 10% от общего количества пара, поступающего в него: остальные 90% от общей массы пара пузырек получает при всплытии от окружающей его жидкости.