37.Особенности формирования теплового пограничного слоя во внешней задаче

Обтекание пластины с одинаковой температурой поверхности T_W потоком жидкости (газа) с температурой в каждой точке сечения у передней кромки: По мере продвижения потока от передней кромки вглубь него проникает «холодящее» действие стенки, так как T_W < , и тем большей становится толщина теплового пограничного слоя _Т. Под величиной _T понимается такое расстояние по нормали к точке на обтекаемой поверхности, на котором температура мало отличается от температуры невозмущенной в тепловом отношении части течения.

Во внешней задаче нет принципиальных ограничений на величину _Т: она может стать любой.

38.Особенности формирования теплового пограничного слоя во внутренней задаче

Формирование теплового п.с. в круглой трубе: во входном сечении трубы профиль температуры в потоке равномерный, а температура поверхности трубы T_W везде одинакова . По мере удаления потока от входного сечения толщина теплового п.с. _T становится все большей, и в сечении, отстоящем на расстоянии , она максимальна и равна радиусу трубы _T = d/2. В этом сечении тепловой п.с. сомкнулся на оси трубы и дальнейшее увеличение _T становится невозможным. Однако профиль температуры в потоке будет изменяться вниз по течению, так как процесс теплообмена продолжается, и температура в каждой точке потока будет стремиться к температуре поверхности T_W. Перестройка профиля температуры в потоке при этом будет такой, что при L/d >  число Нуссельта остается неизменным.

Во внутренней задаче есть предел увеличению толщины теплового пограничного слоя – он совпадает с радиусом трубы. Вследствие этого имеет место явление тепловой стабилизации ( начиная с определенного сечения потока, число Нуссельта остается неизменным).

39.Стабилизация конвективного теплообмена по длине канала в ламинарном и турбулентном режимах течения

При ламинарном режиме течения сила инерции становится пренебрежимо малой по сравнению с силой вязкостного трения, а мера их отношения – критерий Рейнольдса – вырождается и выпадает из числа аргументов для описания интенсивности теплообмена.

При турбулентном режиме течения даже при стабилизировавшемся профиле скорости вследствие турбулентных пульсаций в потоке существенными являются и инерционные силы и силы вязкостного трения, так что мера их отношения – критерий Re – должна быть включена в качестве аргумента для числа Nu. Турбулентные же пульсации температуры на участке стабилизировавшейся теплоотдачи приводят к тому, что существенным для интенсивности теплопереноса в потоке остается и критерий Pe.

Интенсивность стабилизированного теплообмена (когда ) при ламинарном течении определяется в круглой трубе следующим образом:

а) если поверхность трубы является изотермической

3,66,

б) если плотность теплового потока в стенку трубы везде одинакова

4,36.

Критериальные формулы для описания теплообмена в ламинарном режиме течения (0 < Re < 2320) должны учитывать наложение на течение жидкости (газа) термической свободной конвекции, которая возникает при значительных разностях температур потока и омываемой поверхности. При этом если труба расположена горизонтально, то на продольное движение жидкости накладывается ее поперечное течение. В том же случае, когда труба расположена вертикально, на продольное движение накладывается восходящее (температуры трубы выше температуры потока) или нисходящее течение. Учет влияния свободной конвекции на вынужденное ламинарное движение и теплообмен в канале производят в том случае, когда величина критерия Рэлея, вычисленная с использованием в качестве характерного размера внутреннего диаметра трубы, соответствует неравенству .

При турбулентном режиме течения в канале (Re > 10⁴) длина участка тепловой стабилизации в настоящее время принимается равной

и для описания теплообмена рекомендуется формула Крауссольда–Михеева, полученная на основании обработки огромного количества экспериментальных данных.