2.24. Отдельные задачи конвективного теплообмена в однородной среде

Теплообмен при течении жидкометаллических теплоносителей. Теплообмен при наличии в жидкости внутренних источников теплоты. [4]

Методические указания

Изучению подлежат две темы: теплоотдача жидких металлов и теплоотдача при течении газа с большой скоростью.

При освоении первой темы следует выделить преимущества жидких металлов перед газами или водой в качестве теплоносителей, а также специфичность их теплофизических свойств (низкое значение числа Рг), и, как следствие, особенность температурных полей (существенное утолщение теплового пограничного слоя). Следует обратить внимание на значение контактного термического сопротивления, ухудшающего процесс теплоотдачи по сравнению с данными, предсказываемыми теорией.

При освоении второй темы - теплопередачи при течении газа с большой скоростью - нужно уяснить новые понятия, такие, как температура адиабатического торможения Т_о и адиабатическая температура стенки Т_а.с, имея в виду при этом, что последняя изменяется от Т_г до Т_о в зависимости от условий торможения, определяемых коэффициентом восстановления температуры r. Если Т_о легко вычислить теоретически (например, по формуле (11.15 [4]), то для определения Т_г нужно знать еще и величину r.

Вопросы для самопроверки

1. Верно ли, что число Прандтля жидких металлов существенно ниже, чем газов и воды?

2. Является ли процесс торможения газа в струе изобарным?

3. Может ли процесс торможения газа в струе быть адиабатным?

4. Всегда ли повышается температура газа в струе на участке адиабатного торможения?

5. Верно ли, что энтальпия одного килограмма газа и одного килограмма воды, движущихся с одинаковой скоростью, повышается одинаково после полного адиабатического торможения?

6. Верно ли, что температура газа и воды, движущихся с одинаковой скоростью, повышается одинаково после полного адиабатического торможения?

7. Возрастает ли температура торможения газа при увеличении числа Маха?

8. Может ли адиабатная температура Т_а,с (например, термометра) превышать температуру адиабатного торможения Т_о?

2.25. Теплообмен при конденсации чистого пара

Пленочная и капельная конденсации. Конденсация пара на вертикальных стенках. Теплоотдача при ламинарном течении пленки. Метод теоретического расчета. Влияние различных факторов на теплоотдачу. Теплоотдача при смешанном режиме стекания пленки конденсата; метод расчета; расчетные уравнения для теплоотдачи. Конденсация пара на горизонтальных трубах и пучках труб. Характер обтекания конденсатом пучков труб, изменение теплоотдачи по рядам, влияние скорости пара и других факторов. Расчет теплоотдачи при конденсации пара на горизонтальных пучках труб. Теплоотдача при капельной конденсации пара. [4].

Методические указания

Следует представлять себе следующую классификацию процессов: в объеме или на поверхности, пленочную или капельную, при неподвижном или движущемся паре, при паре насыщенном, влажном или перегретом. В случае пленочной конденсации различают режимы стекания пленки: ламинарный и смешанный, т.е. ламинарный, сосуществующий с турбулентным. В случае капельной конденсации различают режимы с малым и большим температурными напорами. Следует различать две составляющие термического сопротивления тепловому потоку при конденсации - сопротивление пленки конденсата на поверхности стенки и термическое сопротивление на границе раздела фаз (в кнудсеновском слое). Последнее определяется коэффициентом конденсации К и проявляется при малых давлениях (р<10⁴ Па) [4].

При изучении темы следует обратить внимание на интерпретации числа Re для пленки конденсата согласно формуле (12.8) [4], на различие в определяющих размерах чисел Рейнольдса для пленки и для пара [4], на то существенное обстоятельство, что число Рейнольдса пленки становится зависимым, т. е. определяемым числом подобия, содержащим в себе искомую величину - коэффициент теплоотдачи α, а также на определяющие независимые числа подобия - Z, Ga, Ar. Изучение подтем пленочного и капельного видов конденсации следует завершить анализом диаграмм [4], удобных для многих практических расчетов.