- •Список рекомендуемой литературы:
- •1) Основная литература:
- •1.1 Методы изучения физических явлений
- •1.2 Температурное попе
- •1.3 Температурный градиент
- •1.4 Тепловой поток. Закон фурье
- •1.5 Коэффициент теплопроводности
- •1.6 Дифференциальное уравнение теплопроводности
- •1.7. Условия однозначности для процессов теплопроводности
- •Глава 2
- •2.1. Основные понятия и расчетные зависимости
- •2.2. Плоская стенка
- •2.3. Цилиндрическая стенка
- •2.4. Шаровая стенка
- •2.5 Плоская стенка с прямыми ребрами постоянного поперечного сечения
- •2.6 Цилиндрическая стенка с круглым ребром постоянной толщины
- •3.1. Однородная неограниченная пластина
- •3.2. Цилиндрический стержень
- •3.3. Цилиндрическая труба
- •3.4. Теплообмен в условиях электрического нагрева
- •4.1 Тела с одномерным температурным полем
- •4.2 Тепа конечных размеров
- •4.3. Расчет отданной (воспринятой) телом теплоты
- •4.4. Регулярный режим охлаждения (нагревания) тел
- •5.1 Числа теплового и гидромеханического подобия
- •6.1. Основные положения
- •6.2. Расчетные формулы для теплоотдачи при продольном
- •6.3. Теплоотдача при движении потока внутри труб (каналов)
- •6.4. Расчетные формулы по теплоотдаче при поперечном
- •7.1. Свободная конвекция в большом объеме
- •7.2. Свободная конвекция в ограниченном объеме
- •8.1. Конденсация неподвижного пара
- •8.2. Конденсация движущегося пара
- •9.1. Пузырьковое кипение в большом объеме
- •9.2. Пузырьковое кипение в трубах при вынужденной
- •9.3. Пленочное кипение в большом объеме
- •10.1. Основные понятия и расчетные формулы
- •11.1. Общие положения и расчетные зависимости
- •12.1. Тепловой расчет теплообменников
- •12.2. Гидромеханический расчет теплообменников
6.1. Основные положения
Теплоотдачей называется конвективный теплообмен между твердым телом и движущейся средой (жидкостью - или газом), который осуществляется совместным действием теплопроводности и конвекции при наличии температурного напора Δt между телом и средой. Вынужденное движение среды вызывается различного рода внешними возбудителями (насосами, вентиляторами и т. п.).
Поскольку процесс теплоотдачи связан с движением среды, выделяют два основных режима течения — ламинарный, при котором частицы движутся упорядоченно, слои не перемешиваются друг с другом, и турбулентный, когда частицы совершают неупорядоченные движения в результате чего различные слои интенсивно перемешиваются. Переход от одного режима к другому определяется некоторым «критическим» значением числа Рейнольдса.
При течении среды на поверхности стенки образуется гидродинамический пограничный слой вязкой жидкости. В пределах этого слоя (по нормали к поверхности) скорость потока изменяется от нуля на поверхности до скорости невозмущенного потока на внешней границе слоя. Движение жидкости в пограничном слое может иметь ламинарный и турбулентный характер, а толщина слоя постепенно возрастает по направлению движения жидкости.
В условиях теплообмена на поверхности стенки образуется тепловой пограничный слой среды, в пределах которого температура теплоносителя изменяется от температуры на стенке до температуры среды вдали от стенки .
В тонком слое жидкости на поверхности стенки (вязкий подслой) перенос теплоты осуществляется теплопроводностью: ,где значение градиента температуры жидкости определяется на поверхности тела. Уравнение теплоотдачи
(110) выражает связь между коэффициентом теплоотдачи α, с одной стороны, и температурным полем в жидкости, а также ее теплопроводностью λ, с другой.
Коэффициент α характеризует интенсивность процесса теплоотдачи. Различают средний по всей поверхности теплообмена коэффициент теп-лоотдачи и местный (локальный), определяемый в заданной точке поверхности.
6.2. Расчетные формулы для теплоотдачи при продольном
обтекании пластины
При движении потока вдоль плоской поверхности, имеющей , и ламинарном режиме :
для капельной жидкости
;(111)
для воздуха
.(112)
При турбулентном режиме :
для капельной жидкости
;(113)
для воздуха
.(114)
Определяющей принимается температура набегающего потока ( определяется по ), определяющим геометрическим размером — длина l стенки по направлению потока. Расчет можно выполнять по номограмме рис. П.7 Приложения.
Местный коэффициент теплоотдачи на расстоянии x от передней кромки пластины определяется по формулам:
при ламинарном режиме течения в пограничном слое
;(115)
при турбулентном режиме
.(116)
Толщину гидродинамического δ и теплового κ пограничных слоев на расстоянии x от передней кромки пластины можно рассчитать по формулам:
при ламинарном режиме
(117)
при турбулентном режиме
.(118)
Для пластины с необогреваемым начальным участком длиной
(рис. 9) при ламинарном режиме справедлива формула
,(119)
где и l — обогреваемая и полная длина пластины. Определяют геометрический размер — .
Лекция №13
ТЕПЛООТДАЧА ПРИ ВЫНУЖДЕННОМ ДВИЖЕНИИ
ЖИДКОСТИ