Лекции Теплообмен

141

Ламинарное и турбулентное течение

При числе Рейнольдса

Re < 5 105

течение имеет ламинарный характер.

При больших Re течение становится турбулентным.

На самом деле существует переходная область в окрестности указанного значения числа Re.

142

Число Эйлера

Характеризует отношение пьезометрического и скоростного напора при движении жидкости

Eu = ρwP2

P – перепад давления.

143

Число Прандтля

Характеризует отношение рассеяния импульса за счет вязкости к рассеянию энергии за счет теплопроводности

Pr =νa

a = ρλc

144

Число Пекле

Характеризует отношение конвективного переноса и переноса за счет теплопроводности

Pe = wda

Pe = Re Pr

В двигающихся жидкостях это число обычно велико.

145

Число Грасгофа

Характеризует отношение естественной и вынужденной конвекции

Gr = βgl3 t

ν 2

β – коэфф. объемного расширения; l – размер; t – перепад температуры стенки и жидкости.

146

Число Фурье

Характеризует отношение времени к характерному времени установления температуры в теле за счет теплопроводности

Fo = alτ2

Для процесса теплопроводности является безразмерным временем.

147

Число Био

Характеризует отношение внутреннего и внешнего термического сопротивления

Bi = αl

λint

148

Число Нуссельта

Характеризует отношение интенсивности переноса тепла теплоотдачей и теплопроводностью снаружи тела

Nu = αd

λext

149

Определение коэффициента теплоотдачи

Коэффициент теплоотдачи α моделирует комплекс явлений около стенки тела. Задача его определения очень сложна. Решается аналитически лишь в простейших случаях. Может применяться вычислительная техника или эксперимент.

С использованием теории подобия определяют:

150

Определение числа Нуссельта

При стационарных процессах:

Nu = NuRe, Pr,Gr

При больших скоростях и турбулентном режиме:

Nu = NuRe, Pr

При слабо изменяемом числе Pr (ряд газов):

Nu = NuRe

151

Определение числа Нуссельта

В общем случае используют формулы типа:

Nu = C Rer Pr p Grg

где степени определяют из экспериментов и считают постоянными в некотором диапазоне параметров.

Конкретные формулы имеются в учебниках и справочниках.

152

ПЕРЕДАЧА ТЕПЛА ИЗЛУЧЕНИЕМ

Излучение обусловлено распространением в пространстве электромагнитных волн, порожденных колебанием частиц нагретого тела.

Источником теплового излучения является внутренняя энергия нагретого тела.

Достигая частиц другого, менее нагретого тела, эти волны интенсифицируют колебания его частиц, что приводит к возрастанию температуры. Это явление и есть передача тепла излучением.

155

Преобразование излучения

Тело может поглощать, отражать и пропускать

излучение в определенных количествах. Поглощение – процесс превращения части лучистой энергии во внутреннюю энергию тела. Отражение лучистой энергии от поверхности тела может быть диффузным (равномерным во всех направлениях) и зеркальным (по законам геометрической оптики).

При пропускании и отражении свойства излучения (длина волны) можгут меняться.

156

Энергия излучения

Энергия падающего излучения Eпад делится на поглощенную EA, отраженную ER и пропущенную ED.

157

Модели тел

Выделяют 3 идеальные модели:

A =1 – абсолютно черное тело; R =1 – абсолютно белое тело;

D =1 – абсолютно прозрачное тело.

К реальному цвету тел данные термины не имеют никакого отношения.

158

Преобразование энергии излучения

В зависимости от целей прибора или приспособления пытаются увеличить его отражающую, поглощающую или пропускающую способность.

Примеры:

экран за батареей; дверь микроволновой печи;

посуда микроволновой печи.

159

Характеристики реальных тел

Серым называется непрозрачное тело, коэффициент поглощения которого 0 < А < 1 не зависит ни от направления падающего излучения, ни от его спектрального состава.

Степень черноты тела (ε<1) характеризует способность тел поглощать и испускать энергию излучения и является отношением плотности собственного излучения тела к плотности собственного излучения абсолютно черного тела при той же температуре.

160

Закон Стефана – Больцмана

Плотность теплового потока при излучении серого тела с абсолютной температурой T равна:

q = c0εT100 4

где

c0 = 5,67 Втм2 К4