Вопрос 3. Теплообмен при течении жидкости через пористую стенку

П ластина омывается жидкостью с температурами и . К пластине подводится теплота и отводится . Тепловой режим стационарный. При неодинаковом давлении переносится поток жидкости (инфильтрация). Интенсивность теплообмена будет зависеть от разности температур, давлений, толщины стенки. От разницы давлений зависит гидродинамика потока.

где – скорость;

– коэффициент кинематической вязкости;

– диаметр.

Количество теплоты с учетом инфильтрации потока:

– поток, количество жидкости (газа), которое проходит через 1 м² стенки в единицу времени;

– изобарная массовая удельная теплоемкость жидкости;

– термическое сопротивление стенки.

Количество теплоты которое идет на нагрев инфильтрационного потока:

Количество теплоты, которое отводится от поверхности к жидкости с температурой :

При наличии фильтрации зависимость не соблюдается и изменение температуры идет по кривой.

Билет №16 Вопрос 1. Интенсификация теплообмена при конденсации

При значительных скоростях между паром и конденсатом возникает трение. Если движение пара совпадает с течением плёнки конденсата, то скорость течения плёнки увеличивается. При движении пара в противоположную сторону течение плёнки тормозится, δ увеличивается, α уменьшается. Но это происходит до тех пор, пока силы трения не превысят силы тяжести. Тогда плёнка увлекается вверх и частично отрывается от поверхности теплообмена, следовательно α увеличивается.

Теплообмен при конденсации зависит также от состояния поверхности. На трубах покрытых ржавчиной с большой шероховатостью толщина плёнки конденсата существенно увеличивается, что приводит к уменьшению α более, чем на 30% по сравнению с чистой поверхностью. На теплообмен также влияет оксидная плёнка на поверхности. Причина её возникновения – плохая очистка внутренней поверхности после их изготовления.

Вопрос 2. Граничные и начальные условия

Граничное условие задаёт геометрическую форму тела и закон взаимодействия между окружающей средой и поверхностью тела.

ГУ I рода состоит в задании распределения температуры нагреваемого (охлаждаемого) твёрдого тела на его поверхности в любой момент времени. В ряде случаев можно принять, что температура на поверхности твёрдого тела одинакова.

ГУ II рода – в задании плотности теплового потока для каждой точки поверхности тела как функции времени. Простейший случай граничного условия второго рода состоит в постоянстве теплового потока. Такой теплообмен имеет место при нагревании тел в высокотемпературных печах, когда температура тела значительно меньше температуры излучающих поверхностей и др.

ГУ III рода характеризует закон конвективного теплообмена между поверхностью тела и окружающей средой при постоянном потоке тепла. В этом случае количество тепла, передаваемого в единицу времени с единицы площади поверхности тела в окружающую среду с температурой в процессе охлаждения прямо пропорционально разности температур между поверхностью тела и окружающей средой:

ГУ IV рода состоит в задании на границе двух идеально соприкасающихся тел, непрерывности температур и тепловых потоков, или теплообмен поверхности тела с окружающей средой (конвективный теплообмен с капельной жидкостью).

Если тело покрыто слоем, имеющим значительную удельную теплоёмкость и очень большой коэффициент теплопроводности (турбулизированная жидкость), а у поверхности слоя задан тепловой поток. Это ГУ V рода.

Если тело покрыто слоем, имеющим значительную удельную теплоёмкость и очень большой коэффициент теплопроводности (турбулизированная жидкость), а у поверхности слоя задана температура среды. Это ГУ VI рода.

Начальные условия задаются для времени . Они состоят в задании закона распределения температур в начальный момент времени.