16. Свойства жидкости

Большое влияние на теплоотдачу оказывает и коэффициент вязкости . Для каждого вещества эти величины являются функцией параметров состояния (температуры и давления, прежде всего температуры).

При теоретическом анализе конвективного теплообмена для простоты и наглядности выводов в основном будем полагать, что физические свойства жидкости постоянны в исследуемом интервале.

Все реальные жидкости обладают вязкостью; между частицами или слоями, движущимися с различными скоростями, всегда возникает сила внутреннего трения, противодействующая движению. Согласно закону Ньютона, эта касательная сила S, Па (отнесенная к единице поверхности), которая действует в плоскости, ориентированная по течению, пропорциональна изменению скорости в направлении нормали к этой плоскости:

- динамический коэффициент вязкости,

- кинематический коэффициент вязкости

При течении газа или жидкости, обладающих вязкостью, наличие внутреннего трения приводит к диссипации (рассеянию) энергии. Существо процесса диссипации состоит в том, что часть кинетической энергии движущейся жидкости необратимо переходит в теплоту и вызывает нагревание жидкости.

В дальнейшем в основном будут рассматриваться процессы, для которых выделяемая теплота трения незначительна и ею можно пренебречь.

На теплоотдачу оказывает влияние сжимаемость жидкостей.

Изотермической сжимаемостью или коэффициентом сжатия тела при t=const называют величину

Для капельных жидкостей , для воздуха .

Однако главным является не способность газа сжиматься, а то, насколько он в действительности сжимается в рассматриваемом течении. Если при движении газа возникают разности давления, небольшие по сравнению с его абсолютным давлением, то изменения объема получаются малыми, и такие потоки газа можно считать несжимаемыми.

Значительные изменения давления возникают при больших скоростях течения. При этом нужно учитывать теплоту трения и сжимаемость газа.

Между сжимаемыми и несжимаемыми течениями газа нет резкой границы.

Тепловое расширение жидкости, характеризуемое температурным коэффициентом объемного расширения (p=const)

17. Гидродинамический и тепловой пограничные слои

Для инженерной практики особый интерес представляет теплообмен между жидкостью и омываемым ею телом. Рассмотрим особенности течения и переноса теплоты в пристенном слое жидкости.

Условия «прилипания». В настоящее время в гидродинамике вязкой жидкости получила признание гипотеза о том, что частицы жидкости, прилегающие к твердому телу, адсорбируются телом, т. е. прилипают, т. е. их скорость равна скорости тела (а если тело неподвижно, то нулю). Этот слой «прилипшей» жидкости нужно рассматривать как бесконечно тонкий слой.

Уравнение теплоотдачи. Так как у поверхности твердого тела имеется тонкий слой неподвижной жидкости, из уравнения следует, что плотность теплового потока на стенке (теплоотдача) может быть определена по уравнению Фурье

п — нормаль к поверхности тела.

Таким образом, если известно температурное поле, q_c можно вычислить, не обращаясь к закону Ньютона —Рихмана:

При необходимости по известному температурному полю можно определить и коэффициент теплоотдачи

- уравнение теплоотдачи.