Скачиваний:
18
Добавлен:
29.03.2021
Размер:
3.13 Mб
Скачать

КОНВЕКТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕН В ОДНОФАЗНЫХ СРЕДАХ

1

Конвективный тепломассообмен

Виды конвекции

Вынужденная конвекция - движение жидкости вызывается внешними силами (насос, вентилятор и др.)

Свободная (естественная) конвекция - движение возникает под действием неоднородного поля массовых сил (сила тяжести, центробежная сила и др.)

В рамках феноменологического метода среда рассматривается как непрерывное вещество без какой либо структуры.

Перенос тепла и массы происходит:

не только за счет grad T или grad C, но и совместно с движущейся средой.

2

Режимы свободной конвекции

1 – ламинарный; 2 – переходной; 3 - турбулентный

3

Осборн Рейнольдс

Osborne Reynolds

(1842-1912)

4

Людвиг Прандтль Ludwig Prandtl (1875-1953)

5

Гидродинамический пограничный слой

Гидродинамический П.С. - область, в которой жидкость замедляется под действием сил вязкости.

Толщина Г.П.С. - расстояние от стенки, на котором скорость с точностью до 1% достигает значения вдали от стенки

fn(W , , ,x )

 

fn(Rex )

Re

 

 

W x W x

 

4,92

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

x

 

 

 

x Rex

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

Гидродинамический пограничный слой

Ламинарный поток

Турбулентный поток

ламинарный П.С.

переходной П.С.

развитый

турбулентный П.С.

вязкий

подслой

безразмерное расстояние

7

Г.У. III рода

Тепловой пограничный слой

Тепловой или диффузионный П.С. - область вблизи стенки, на которую основная доля изменения температуры

f

t

 

 

( tw t )

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

y 0

 

 

 

 

 

Закон Фурье

Закон Ньютона

q_тепл

q_конв

 

 

 

Tw

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

Tw T

 

 

 

NuL

 

 

 

y

 

 

 

 

 

f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Число Нуссельта (Nusselt)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

y

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ernst Kraft Wilhelm Nusselt (1882-1957)

9

 

Оценка толщины пограничного слоя

 

 

dW

 

Касательное напряжение

(Закон Ньютона)

 

к

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dy

 

Оцениваем толщину П.С. из условия

Fин ~ Fm р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сила инерции единичного

Fин dW dx dW

 

W dW

 

объема жидкости в П.С.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

d dx

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

длина пластины L - порядок градиента скорости W/L

 

 

Fин

~

W 2

 

 

Сила трения, отнесенная к единице объема:

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fm р

d w

d 2W

~ W

 

 

 

 

 

W

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 1 dy

dy2

 

 

2

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4,92

 

 

 

 

 

L W

L W

более точно

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Re

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Соседние файлы в папке Богословская Г.П. Лекции ТМО