Вопрос 3. Критерии теплового подобия
Тепловое подобие означает подобие температурных полей и тепловых потоков.
Допустим, что имеются 2 подобные системы. Для них запишем уравнение теплопроводности:
Для второй системы:
Запишем константы подобия:
Все параметры 2-ой системы выразим через параметры 1-ой и константы подобия:
Чтобы переменные 2-ой системы определялись одинаковым образом, как и 1-ой, необходимо чтобы:
Из равенства
получим индикатор подобия
,
которому соответствует число Фурье:
Из
,
– число Пекле:
Из
,
получаем число Нуссельта:
Число Прандтля:
Число Грасгофа:
Произведение чисел Грасгофа и Прандтля есть число Релея:
Билет №17 Вопрос 1. Расчет температурного поля пластины конечных размеров при гу I рода
Изменение температуры происходит в направлении x,y,z.
Уравнение теплопроводности:
Безразмерную температуру параллелепипеда можно представить как произведение безразмерных температур для 3-ёх безграничных пластин
Вопрос 2. Теплопроводность сферической стенки
Рассмотрим
стационарный процесс переноса теплоты
в сферической однослойной стенке при
ГУ I рода. Заданна температура
внутренней и наружной поверхности сферы
и
,
внутренний и внешний диаметр
и
.
Коэффициент теплопроводности известен.
Выделим внутри стенки сферический слой
бесконечно малой толщины, его радиус
.
Изменение температуры на бесконечно
малую величину
.
Поток теплоты, который проходит через
элементарный слой с радиусом
в соответствии с законом Фурье будет
равен:
Интегрируем:
Толщину сферической стенки обозначим :
Поток теплоты через многослойную сферическую стенку при тех же граничных условиях
Вопрос 3. Физические процессы при конденсации
Если пар соприкасается со стенкой, температура которой ниже температуры насыщения, то пар конденсируется и конденсат оседает на стенке. При этом различают 2 вида конденсации: капельную, когда конденсат осаждается в виде отдельных капель, и плёночную, когда на поверхности образуется сплошная плёнка жидкости.
Капельная конденсация возможна лишь в том случае, если конденсат не смачивает поверхность охлаждения. Искусственная капельная конденсация может быть получена путём нанесения на поверхность тонкого слоя масла, керосина или жирных кислот или путём примеси этих веществ к пару. При этом поверхность должна быть хорошо отполирована. При конденсации чистого пара смачивающей жидкости на чистой поверхности всегда получается сплошная плёнка.
В промышленных аппаратах – конденсаторах – иногда возможны также случаи смешанной конденсации, когда в одной части аппарата получается капельная, а в другой – плёночная конденсация.
Для организации стационарного процесса конденсации пара теплоту необходимо непрерывно отводить от поверхности охлаждения. В целом интенсивность теплоотдачи при конденсации пара оказывается достаточно высокой. Если в паре содержится примесь газа (воздуха) скорость конденсации заметно снижается. Газ постепенно накапливается около поверхности и это затрудняет доступ новых порций пара к поверхности.
В определённых условиях конденсация может происходить также внутри объёма пара или парогазовой смеси. Например, выпадение дождя является следствием процесса объёмной конденсации водяного пара из влажного воздуха.