Факторы определяющие интенсивность конвективного теплообмена.

На движении жидкости и ее теплообмен в пс существенное влияние оказывает силы давления и массовые силы а также форма обтекания поверхности. Определенное влияние также оказывает внешняя турбулентность.

T_f и t_w - входят в формулу Ньютона в явном виде несмотря на это T_f и t_w влияет и на коэффициент теплоотдачи ά т.к. от них зависят теплофизические свойства теплоносителя и диапазон их измерения .

ά – коэффициент теплопроводности зависит от скорости потока теплопроводности , вязкости, плотности, объемного расширения удельной теплоемкости, массовых сил(ускорения), формы и размеров тела , нестационарности и др.

Большое число факторов затруднят получение расчетных соотношений для определения коэффициента теплоотдачи ά.

Задача конвективного теплообмена только для простейших случаев обтекания в спектре гораздо более сложный случай обтекания тел рассчитывается путем численного интегрирования системы дифференциальных уравнений типа уравнения Прандтля.

Во многих случаях физический эксперимент остается единственным способом исследования закономерности определения теплоотдачи.

Числа подобия процессов конвективного теплообмена.

Назовем пространственно временную точку М(r,t)(все вевторы) сходственной по отношению к точке М(r,t) если разницы векторы этих точек или их координаты и соответственные моменты времени могут быть получены одним из других по формулам

R=C_lr x=C_lx y=C_ly z=C_lz τ=C_ττ где C_l , C_τ const подобия

2 физических явления подобны если велечины характеризует одно из явлений могут быть получены из соответствующих величин другого взятых в сходственных пространственных временных точках простым умножением на соответствующий const подобия.

Из определения подобия физ явлений следует что поля безразмерных физ параметров должны быть одинаковы для этого необходимо чтобы были одинаковы безразмерные диф уравнения описывающие подобные физ явления вместе с их начальными и граничными условиями . это равносильно тому что в безразмерном диф уравнении безразмерные множители или числа подобия перед соответствующими частными производными были одинаковы .Если привести к безразмерному виду уравнения то можно получить следующие числа подобия :

число Рейнольдса

число Эйлера

число Фруда

число Прандтля , l- характерный размер

безразмерный коэф теплопередачи получим из уравнения ά(t_f-t_w)= -λ()_w

число Нуссельта

в теории теплообмена часто пользуются числами Пикле, Стентона, Грасгофа они могут быть получены из уже известных чисел подобия

число Пикля

число Стентона

число Грасгофа

число Gr используется для характеристики в сводной конвекции возникает под действием разности плотностей внеоднородном поле температур , в этом случае под объемной силой будем подразумевать архимедову силу

где относительное изменение удельных объемов среды

введя термический коэф расширения жидкости определяемой равенством

- коэф термического расширения

получим

тогда число Gr примет вид

следует отметить что все рассмотренные числа подобия получены из урав движения энергии и теплоотдачи которые могут быть представлены в виде соответствующих урав подобия при исследовании простейших явлений теплоотдачи урав подобия имеет вид

где Ki параметрическое число подобия представленное отношение 2-х величин одинаковой природы в краевых условиях (i=1,2,3….)

Для удобства обработки результатов экспериментов урав подобия принято представлять в виде степеней функций

где C, n ,m, k, Si имперические числовые коэф

l- входные числа подобия называется определяющим при обобщении результатов эксперемента по средней теплоотдачи в качестве определяющего характерный размер системы

Физические параметры теплоносителя выбираются при определенной температуре . температура при аоторой выбираются физ параметры теплоносителя входящие в числа подобия называется определяющей можно выбрать среднюю температуру жидкости t,f среди температур t_w , при среди нюю температуру nс и t_w(t_f+t_w )/r наиболее часто среди температур теплоносителя примем как определяющая.

Цикл Сабате.

Данный цикл обусловлен смешанным подводом теплоты при V=const и p=const. Цикл состоит из обратных процессов: а-c – изоинтропное сжатие, с-z’ – изохорный подвод теплоты q₁’, z’-z – изобарный подвод теплоты q₁’’ , z-b – изоинтропное расширение, b-a – изохорный отвод теплоты q₂. Параметры цикла: удельные теплоты:

Температуры в точках цикла:

В итоге получаем выражение для термического КПД и среднее давление цикла:

смешанный цикл относится к быстроходным дизелям и осуществляется в бескомпрессорных дизелях. В цилиндрах дизеля сжимается чистый воздух и происходит самовоспламенение топлива, распыление которого осуществляется механическим путем с помощью насоса и насос-форсунки под давлением 100-150 МПа. Минимальная величина ε в реальном дизеле определяется созданием условий надежного самовоспламенения впрыснутого топлива и составляет ε~14-22.