Добавил:
InExtremo2023
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Богословская Г.П. Все лекции ТМО.ppt
X
- •ГИДРОДИНАМИКА
- •Литература
- •Программа курса
- •Структура курса
- •Первый закон термодинамики – показывает в каких количествах один вид энергии переходит в
- •Первый закон термодинамики
- •Первый закон термодинамики
- •Второй закон термодинамики – указывает направление переноса тепла
- •Основные понятия
- •Основные понятия
- •Основные понятия
- •Основные понятия
- •Основные понятия
- •Аналогия трех механизмов переноса
- •Основные понятия
- •Основные понятия
- •Основные понятия
- •Основные понятия
- •Основные понятия
- •Основные понятия
- •Основные понятия
- •Основные понятия
- •Основные понятия
- •Электро-тепловая аналогия
- •Многослойная плоская стенка
- •Греческий алфавит
- •ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЕ В ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРАХ
- •Деление U 235
- •Деление U 235
- •Деление U 235
- •Деление U 235
- •Тепловая мощность реактора, Вт
- •Распределение
- •Распределение энерговыделения в реакторе
- •Функции Бесселя
- •Выравнивание энерговыделения
- •Выравнивание энерговыделения
- •Выравнивание энерговыделения
- •Распределение энерговыделения в реакторе
- •Распределение энерговыделения в реакторе
- •Распределение температуры в канале с
- •Тепловыделяющий элемент (твэл)
- •Распределение температуры в канале ВВЭР
- •Распределение температуры в канале БН
- •Остаточное тепловыделение
- •СТАЦИОНАРНЫЕ
- •ФУРЬЕ Жан Батист Жозеф
- •Коэффициент теплопроводности , Вт/(м К)
- •Механизм теплопроводности
- •Механизм теплопроводности
- •Механизм теплопроводности
- •Механизм теплопроводности
- •Дифференциальное уравнение теплопроводности
- •Дифференциальное уравнение теплопроводности
- •Дифференциальное уравнение теплопроводности
- •Дифференциальное уравнение теплопроводности
- •Дифференциальное уравнение теплопроводности
- •Запись Лапласиана В декартовых координатах
- •Запись Лапласиана
- •Запись Лапласиана
- •Условия однозначности
- •Граничные условия
- •Граничные условия
- •СТАЦИОНАРНЫЕ
- •Дифференциальное уравнение теплопроводности
- •Распределение температуры в пластине
- •Распределение температуры в пластине
- •Распределение температуры в пластине
- •Распределение температуры в пластине с внутренним тепловыделением
- •Распределение температуры в пластине с внутренним тепловыделением
- •Распределение температуры в пластине с внутренним тепловыделением
- •Распределение температуры в пластине с внутренним тепловыделением
- •Частный случай
- •Распределение температуры в пластине с внутренним тепловыделением (Г.У. III рода)
- •Распределение температуры в пластине с внутренним тепловыделением (Г.У. III рода)
- •Частный случай - нет внутреннего тепловыделения
- •Частный случай - 2
- •Поле температуры в цилиндрической стенке без
- •Поле температуры в цилиндрической стенке
- •Поле температуры в цилиндрической стенке
- •Поле температуры в цилиндрической стенке с внутренним тепловыделением
- •Поле температуры в цилиндрической стенке с внутренним тепловыделением
- •Поле температуры в сплошном цилиндре
- •Поле температуры в сплошном цилиндре
- •Поле температуры в шаре с тепловыделением
- •Поле температуры в шаре с тепловыделением
- •Поле температуры в шаре с тепловыделением
- •Перенос тепла в ребрах
- •Перенос тепла в ребрах
- •Перенос тепла в ребрах
- •Перенос тепла в ребрах
- •Перенос тепла в ребрах
- •Перенос тепла в ребрах
- •Перенос тепла в ребрах
- •Перенос тепла в ребрах
- •Перенос тепла в ребрах
- •Перенос тепла в ребрах
- •Перенос тепла в ребрах
- •Перенос тепла в ребрах
- •Перенос тепла в ребрах
- •Перенос тепла в ребрах
- •Учет зависимости теплопроводности от температуры
- •Учет зависимости теплопроводности от температуры
- •Учет зависимости теплопроводности от температуры (цилиндрическая геометрия)
- •Учет зависимости теплопроводности от температуры
- •Учет зависимости теплопроводности от
- •Обмуровка трубопроводов
- •Использование тепловой изоляции
- •Критический диаметр тепловой изоляции
- •Критический диаметр тепловой изоляции
- •Критический диаметр тепловой изоляции
- •Критический диаметр тепловой изоляции
- •НЕСТАЦИОНАРНЫЕ
- •Нестационарный : температура конструктивных элементов процесс меняется во времени (пуск, остановка,
- •2. Температура тела претерпевает регулярные периодические изменения (температурные волны).
- •Уравнение нестационарной теплопроводности
- •Уравнение нестационарной теплопроводности
- •Уравнение нестационарной теплопроводности
- •Теплопроводность тела с бесконечно малым термическим сопротивлением
- •Теплопроводность тела с бесконечно малым термическим сопротивлением
- •Теплопроводность тела с бесконечно малым термическим сопротивлением
- •Поле температур в полубесконечном массиве
- •Поле температур в полубесконечном массиве
- •Поле температур в полубесконечном массиве
- •Поле температур в полубесконечном массиве
- •Поле температур в полубесконечном массиве
- •Нестационарное поле температуры в пластине
- •Нестационарное поле температуры в пластине
- •Нестационарное поле температуры в пластине
- •Нестационарное поле температуры в пластине
- •Поля температуры в телах простой формы
- •Поля температуры в телах простой формы
- •Поля температуры в телах простой формы
- •Поля температуры в телах простой формы
- •Поля температуры в телах простой формы
- •Поля температуры в телах простой формы
- •Поля температуры в телах простой формы
- •Регулярные тепловые режимы
- •Регулярные тепловые режимы
- •Регулярные тепловые режимы
- •Регулярные тепловые режимы
- •Измерение свойств с помощью регулярных тепловых режимов
- •Измерение свойств с помощью регулярных тепловых режимов
- •КОНВЕКТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕН В ОДНОФАЗНЫХ СРЕДАХ
- •Конвективный тепломассообмен
- •Режимы свободной конвекции
- •Осборн Рейнольдс
- •Людвиг Прандтль Ludwig Prandtl (1875-1953)
- •Гидродинамический пограничный слой
- •Гидродинамический пограничный слой
- •Тепловой пограничный слой
- •Ernst Kraft Wilhelm Nusselt (1882-1957)
- •Дифференциальные уравнения конвективного теплообмена (законы сохранения)
- •Дифференциальные уравнения конвективного теплообмена
- •Осреднение скорости по сечению канала
- •Осреднение температуры по сечению канала
- •Изменение температуры вдоль обогреваемого канала
- •Изменение температуры вдоль обогреваемого канала
- •Подобие и моделирование тепловых процессов
- •Подобие и моделирование тепловых процессов
- •Подобие и моделирование тепловых процессов
- •Подобие и моделирование тепловых процессов
- •Подобие и моделирование тепловых процессов
- •Подобие и моделирование тепловых процессов
- •Подобие и моделирование тепловых процессов
- •Подобие и моделирование тепловых процессов
- •Подобие и моделирование тепловых процессов
- •Подобие и моделирование тепловых процессов
- •Подобие и моделирование тепловых процессов
- •Общие рекомендации перед началом эксперимента
- •Примеры соотношений конвективного теплообмена
- •Примеры соотношений конвективного теплообмена
- •Примеры соотношений конвективного теплообмена
- •Примеры соотношений конвективного теплообмена
- •Выбор определяющих размеров и температур
- •КОНВЕКТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕН В ОДНОФАЗНЫХ СРЕДАХ
- •Турбулентный поток
- •Теории теплообмена
- •Теории теплообмена
- •Теории теплообмена
- •Теории теплообмена m - плотность поперечного потока массы между слоями,
- •Теории теплообмена
- •Полуэмпирические теории теплообмена
- •Теории теплообмена
- •Теории теплообмена
- •Теории теплообмена
- •Теории теплообмена
- •Полуэмпирические теории теплообмена
- •Полуэмпирические теории теплообмена
- •Теории теплообмена
- •Теории теплообмена
- •КОНВЕКТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕН В ОДНОФАЗНЫХ СРЕДАХ
- •Интегральное уравнение стабилизированного теплообмена Интеграл Лайона (1951)
- •Интеграл Лайона
- •Интеграл Лайона
- •Интеграл Лайона
- •Интеграл Лайона
- •Интеграл Лайона
- •Интеграл Лайона
- •Интеграл Лайона
- •Внешнее обтекание тел
- •Внешнее обтекание тел
- •Внешнее обтекание тел
- •Внешнее обтекание тел
- •Внешнее обтекание тел
- •Внешнее обтекание тел
- •Обтекание цилиндра
- •Обтекание цилиндра
- •Изменение коэффициента теплообмена по периметру цилиндра
- •Обтекание цилиндра
- •Обтекание шара
- •Поперечное обтекание пучков труб
- •Поперечное обтекание пучков труб
- •Вынужденное течение в каналах
- •Вынужденное течение в каналах
- •Вынужденное течение в каналах
- •Вынужденное течение в каналах
- •Вынужденное течение в каналах
- •Вынужденное течение в каналах
- •Пучки стержней (продольное обтекание)
- •Вынужденное течение в каналах
- •Вынужденное течение в каналах
- •Вынужденное течение в каналах
- •Вынужденное течение в каналах
- •КОНВЕКТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕН В ОДНОФАЗНЫХ СРЕДАХ
- •Свободная (естественная) конвекция
- •Свободная конвекция
- •Свободная конвекция
- •Свободная конвекция
- •Свободная конвекция
- •Свободная конвекция
- •Свободная конвекция
- •Свободная конвекция
- •Свободная конвекция
- •Свободная конвекция
- •Свободная конвекция
- •Свободная конвекция
- •Смешанная конвекция
- •Границы свободной, вынужденной и смешанной конвекции
- •Смешанная конвекция около вертикальной пластины
- •Расчетные формулы
- •Свободная конвекция
- •Свободная конвекция наклонных поверхностей
- •Свободное движение жидкости в ограниченном пространстве
- •Свободное движение жидкости в ограниченном пространстве
- •Теплообмен в околокритической области
- •Изменение свойств воды при СКД
- •Теплообмен в околокритической области
- •Теплообмен в околокритической области
- •Перенос газа при высоких скоростях
- •Перенос газа при высоких скоростях
- •Перенос газа при высоких скоростях
- •Перенос газа при высоких скоростях
- •Перенос газа при высоких скоростях
- •Перенос газа при высоких скоростях
- •Перенос газа при высоких скоростях
- •Перенос газа при высоких скоростях
- •Перенос газа при высоких скоростях
- •Перенос газа при высоких скоростях
- •Что дает переход на СКП?
Теории теплообмена
Касательные напряжения в турбулентном потоке Т Wx'Wy' пульсации скорости
Прандтль ввел "длину пути смешения« - путь, который проходит моль (вихрь) в турбулентном потоке, пока не смешивается с окружающей жидкостью.
Полагая турбулентность изотропной |
W'x W'y l dW dy |
|
|
|
|
|
dW 1 |
|
|
V |
|
|||
|
|
2 |
dW 2 |
|
|
|
l y |
||||
|
|
|
|||||||||
Т |
l |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
dy l |
|
|
l |
|
|||
|
|
|
|
dy |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
Безразмерная толщина П.С. |
||
|
W |
|
1 |
0,4 |
|||
|
|
|
|
|
|||
|
V |
|
ln y C |
V |
12 12,7 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
191
Теории теплообмена
W |
|
yV |
W |
|
1 |
|
|
V |
|
|
ln y 12 |
||||
|
V |
0,4 |
|||||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
192
Теории теплообмена
Подобно гидродинамическому слою выделяется тепловой пограничный слой, где преобладает перенос тепла молекулярной теплопроводностью ( )
Pr 1
3
|
12,7 |
|
Pr 1 3 |
V |
|
||
. |
|
|
|
|
|
|
|
193
Полуэмпирические теории теплообмена
Плотность теплового потока на поверхности |
|
|
tw ta |
ta - температура на границе теплового слоя |
q |
|
|
|
|
|
Плотность теплового потока на границе теплового пограничного
слоя с турбулентным потоком |
|
|
|
|
|||||
q |
c p ta t |
||||||||
|
|
Wcp |
|||||||
|
W Wa |
||||||||
8 |
1 12,7 |
|
Pr 2 3 1 |
|
|
|
|
||
8 |
|
|
|
|
|||||
|
|
Re Pr |
||
|
Nu 8 |
1 12,7 |
|
Pr 2 3 1 |
. |
8 |
|||
|
|
|
|
|
194
Полуэмпирические теории теплообмена
195
Теории теплообмена
Трехслойная модель Кармана
yV 5
yV 5 30
yV 30
W yV
V
W |
5 |
|
yV |
3,05 |
|
V |
ln |
|
|
||
|
|
|
|
||
W |
2,5 |
|
yV |
5,5 |
|
V |
ln |
|
|
||
|
|
|
|
||
|
|
. |
Nu |
|
Re Pr |
8 |
1 5 8 Pr 1 ln 1 5 6 Pr 1 |
|
196
Теории теплообмена
Аналогия Рейнольдса |
приблизительный результат для Pr=1 |
Двухслойная модель |
приемлемый результат для Pr<3 |
(модель Прандтля) |
Трехслойная модель |
удовлетворительно согласуется с |
(модель Кармана) |
экспериментом до значений |
|
Pr 10 20 |
197
КОНВЕКТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕН В ОДНОФАЗНЫХ СРЕДАХ
(продолжение 3)
198
Интегральное уравнение стабилизированного теплообмена Интеграл Лайона (1951)
Турбулентное течение в круглой трубе
Дифференциальное уравнение энергии в цилиндрических координатах
|
|
с W |
x |
p |
|
|
|
t Wr tx r
W |
t |
|
T |
|
|
|
|
||
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
t |
|
1 t |
|
1 |
2 |
t |
|
2 |
t |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|||
|
r |
|
r r r |
|
|
|
x |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Уравнение теплового баланса для элемента трубы длиной dx при постоянных физических свойствах потока
|
q 2 R dx |
|
|
R2 cpd |
|
|
d |
|
|
|
|
|
2q |
|
|
W |
t |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
t |
|
const |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
dx |
|
|
cp R |
||||
тепло, подведенное |
изменение внутренней |
W |
|||||||||||||
к потоку от стенки |
энергии потока |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
199
Интеграл Лайона
Пренебрегаем изменением теплового потока вдоль оси трубы |
|||||||||||||
|
2t |
|
|
t |
|
|
|
qx |
0 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
x2 |
|
|
|
|
||||||||
|
|
x |
x |
|
x |
|
|
|
|||||
Из условий симметрии |
Wr 0, |
t |
|
2t |
0 |
||
|
|
2 |
|||||
|
|
|
|
||||
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
вдалеке от входа для любого радиуса |
t |
|
|
|
|
|||||||||
|
x |
x |
|
|
||||||||||
Тогда исходное уравнение: |
t |
|
1 |
|
T r |
t |
||||||||
. |
сpWx |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
x |
r |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
r |
|
|
|
|
r |
||||||
200
Соседние файлы в предмете Тепломассообмен в ядерных энергетических установках