Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Богословская Г.П. Все лекции ТМО

.pdf
Скачиваний:
166
Добавлен:
29.03.2021
Размер:
8.62 Mб
Скачать

Интеграл Лайона

 

 

 

 

 

 

Wx

 

r

 

 

 

 

 

 

 

u =

, x =

Переходим к безразмерным координатам

 

 

 

 

R

 

W

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2q R u x =

 

 

( +

 

)x

t

 

 

 

 

 

 

 

x

 

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

Интегрируем в пределах от 0 до x

2qR

x

 

 

t

 

T

)x

 

 

ux x = ( +

x

0

 

 

 

 

 

t

 

2qR

 

 

=

 

ux x

x

( +

)x

 

0

 

 

T

 

.

*

201

Интеграл Лайона

При постоянных теплофизических свойствах средняя по

теплосодержанию температура

R

t f W c p R2 = tW c p 2 rdr

0

 

 

 

 

1

 

В безразмерных координатах

t

f

= 2

 

t u x dx

 

 

 

 

 

 

0

 

Найдем этот интеграл по частям

 

ydv = yv vdy

обозначим

t = y

dv = u x dx

202

 

Интеграл Лайона

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

1

1 x

 

 

 

 

1

1 x

 

 

 

 

 

 

 

 

t f

= 2

 

 

 

 

ux dx

 

dt

 

= 2 tw ux dx −

 

ux dx

 

dt

t ux dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

0

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

0 0

 

 

 

 

 

1

 

 

1

Поскольку

ux dx =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

1

x

 

 

tw t f

= 2

 

ux dx

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

0 0

 

 

Подставляем

 

*x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4qR

 

1

 

ux dx

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

tw t f

=

 

 

dx

 

 

 

 

T

 

 

 

 

 

 

0

1

+

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

203

Интеграл Лайона

Поскольку

 

 

q

= ,

2R

= Nu

t

 

t

 

w

f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

ux dx

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

= 2

 

0

 

 

 

 

dx

 

 

 

Nu

 

 

 

T

 

 

 

 

 

 

0

1 +

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

T

=

T

 

c

 

n T

 

n

=

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

n T

n

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

число Nu можно

вычислить, если известно

распределение скоростей

и отношение коэффициентов

турбулентного обмена

 

n

 

 

n

T

=

Pr

 

n T

 

 

 

n

 

n

 

Pr T

n

 

 

 

 

 

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

204

Интеграл Лайона

Турбулентное течение, Pr~0, профиль скоростей плоский, u =1

Ламинарное течение Т=0, профиль скорости u(x)=2(1-x2)

.

205

Интеграл Лайона

Турбулентное течение, Pr~0, профиль скоростей плоский, u =1

Nu =

1

 

 

=

 

2

= 8

x

 

 

1

 

 

2

 

 

 

 

 

( x dx )

 

 

x

3

dx

1

 

 

 

0

 

dx

 

 

2

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ламинарное течение Т=0, профиль скорости u(x)=2(1-x2)

Nu =

 

 

.

1

 

 

 

=

48

= 4,36

 

 

x

2

 

 

2

 

11

1

2 (1-x

 

)x dx )

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

x

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

206

Внешнее обтекание тел

Пластина, обтекаемая потоком несжимаемой жидкости

 

 

t

 

 

t

 

 

2

t

W

 

+ W

 

= a

 

x

x

y

y

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

W

 

 

 

W

 

 

W

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

2

 

W

x

 

x

+ W

y

 

= n

 

x

x

y

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

c

 

 

c

 

2

c

W

 

+ W

 

= D

 

x

x

y

y

y

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W

x

+

W

y

= 0

 

 

x

y

 

 

 

 

                 

Ламинарный режим

при

y=0 Wx=0,

Wy=0,

 

 

t=tw , c=cw

при

y →

Wx

= W

 

t

= t

c = c

207

Внешнее обтекание тел

Порядок коэффициента теплообмена при ламинарном режиме

 

 

t ~

 

f

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

(x)

 

 

 

 

x

~

f

(x)

 

 

 

 

Pr

1 3

 

5x

Re

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x ~

 

x

=

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 x

 

 

 

 

1 x

dx

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

x

xdx

x

 

 

x

=

 

x

= 2

x

 

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~

 

f

1 3

 

 

x

x

Re Pr

 

 

 

 

 

 

 

Внешнее обтекание тел

в безразмерном виде для Re<5.105

Nu

x

= 0,332

 

 

Nu

= 0,664

 

 

 

 

 

 

 

Pr

 

 

0,25

 

 

0,5

 

0,33

f

 

 

Re

Pr

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pr

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w

 

 

 

 

 

 

 

 

Pr

 

 

 

0,25

 

 

 

0,5

 

0,33

f

 

 

 

 

Re

Pr

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pr

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

поправка на неизотермичность потока

209

Внешнее обтекание тел

Pr f

Prw

Число Pr для жидкости при средней температуре жидкости

Число Pr для жидкости при температуре стенки

Сt

• Учитывает зависимость свойств теплоносителя от температуры

• Указывает направление теплового потока

 

 

1 - изотермичный режим,

 

2 - нагрев,

 

3 - охлаждение

Для газов Ct

Т

 

 

 

Т

 

f w

  

0,12

210