7.1. Продольное обтекание тонкой пластины.

Рис.7.1.Образование пограничного слоя (а) и распределение местного (локального)

коэффициента теплоотдачи (б) при продольном обтекании тонкой пластины.

Участок 1 - тепловой поток переносится только за счет теплопроводности.

Для расчета локальных коэффициентов теплоотдачи на начальном участке 1 в качестве определяющей температуры принимается температура набегающего потока жидкости.

Участок 2 – переходная зона.

Участок 3 - турбулентный слой.

Участок 4 – вязкий ламинарный подслой.

7.2. Турбулентное течение теплоносителя внутри трубы.

Рис. 7.2. Образование пограничного слоя (а) и распределение местного коэффициента теплоотдачи (б) при турбулентном течении теплоносителя внутри трубы.

Вопросы тестов

1.Процесс теплообмена между поверхностью твердого тела и жидкостью называется теплоотдачей.

2.Уравнение Ньютона – Рихмана имеет вид Q = α F (t_c – t_ж).

3.Согласно закону Ньютона – Рихмана полный тепловой поток в процессе теплоотдачи пропорционален площади поверхности теплообмена и абсолютной величине разности температур поверхности и жидкости.

4.Вынужденная конвекция возникает около теплоотдающей поверхности за счет действия внешнего источника (насоса, вентилятора, ветра).

5.При вынужденной конвекции торможение жидкости около теплоотдающей поверхности обусловлено вязким трением жидкости о поверхность.

6.Разность плотностей холодной и прогретой жидкостей приводит к тому, что на любой единичный объем прогретой жидкости будет действовать сила подъемная.

7.При поперечном обтекании жидкостью одиночной трубы, представленной на рисунке, коэффициент теплоотдачи имеет наибольшее значение в точке а.

8.Число Нуссельта выражается соотношением Nu = .

9.Если количество размерных величин процесса N = 6, количество первичных переменных с независимыми размерностями К = 3, то количество безразмерных величин в соответствии с основной теоремой метода анализа размерностей (π-теоремы) равно 3.

Решение: Согласно основной теореме метода анализа размерностей (π-теореме), зависимость между N и размерными величинами, определяющими данный процесс, может быть представлена в виде зависимости между составленными из них N – K безразмерными величинами, где K – число первичных переменных с независимыми размерностями, которые не могут быть получены друг из друга. Следовательно, количество безразмерных величин равно N – K = 6 – 3 = 3.

10.Для расчета средних коэффициентов теплоотдачи в условиях естественной конвекции для различных поверхностей пользуются уравнением подобия

.

11.Если α=100 Вт/(м²К). t_с=80,t_ж=70 , то плотность теплового потока в Вт/м² равна 1000.

12.Если _ж =10, α=60 Вт/(м²К), d=0,1 м , то определяющая температура, согласно таблице, равна 20 .

Решение: Т.к. _ж = , то λ=. Из представленной таблицы непосредственно видно, что полученному значениюсоответствует определяющая температура, равная 20°С.

13.Если определяющая температура 40 ,_ж =100, d=0,1 м, то коэффициент теплоотдачи, согласно таблице, равен 630 Вт/(м²К).

Решение: Коэффициент теплоотдачи, согласно таблице, равен

14.Если определяющая температура 20 , α=60 Вт/(м²К), d=0,1 м, то критерий подобия (число) Нуссельта, согласно таблице, равен 10.

15.Если определяющая температура 60 ,_ж =300, α=100 Вт/(м²К), то определяющий размер, согласно таблице, равен 1,98 м.

16.Для расчета средних коэффициентов теплоотдачи труб на участке стабилизированного течения используется уравнение подобия

.

17.При обтекании нагретой жидкостью пластины на участке «б», показанном на рисунке, коэффициент теплоотдачи увеличивается из-за уменьшения толщины ламинарного подслоя.

18.Для расчета локальных коэффициентов теплоотдачи на начальном участке 1, показанном на рисунке, используется уравнение подобия

.

19.Для расчета локальных коэффициентов теплоотдачи на участке 3, представленном на рисунке, используется уравнение подобия

.

20.Для расчета средних коэффициентов теплоотдачи на участке 1, представленном на рисунке, используется уравнение подобия .

21.В качестве определяющей температуры при расчете средней теплоотдачи внутри трубы применительно к рисунку принимается средняя арифметическая температура жидкости на входе и выходе из трубы.

22.При течении в трубе нагретой жидкости участок «а», показанный на рисунке, называется участком начальным.

23.При течении в трубе нагретой жидкости на участке «а», показанном на рисунке, коэффициент теплоотдачи уменьшается из-за увеличения толщины теплового пограничного слоя.

24.При течении в трубе нагретой жидкости на участке «б», показанном на рисунке, коэффициент теплоотдачи постоянен, так как все сечение трубы заполнено турбулентным потоком.