Тема 2. Основні положення конвективного теплообміну
Необхідно знати класифікацію явищ конвективного теплообміну, навчитися визначати коефіцієнт тепловіддачі у найбільш характерних випадках конвективного теплообміну, привернути увагу на вирішаючу роль гідродинаміки, процесу, з’ясувати поняття гідродинамічного та теплового приграничних шарів.
Студент повинен знати числа подібності, умови подібності фізичних процесів. Знати, які процеси можна вважати подібними. Розуміти в чому полягає зміст моделювання.
Питання до самоконтролю
2.1 Чи можна коефіцієнт теплопровідності λ та коефіцієнт тепловіддачі α виразити у однакових одиницях?
2.2 Чи залежить конвективний теплообмін лише від інтенсивності змішування нерівномірно підігрітих мас рідини?
2.3 Чи можуть бути однаковими одиниці коефіцієнту в’язкості: динамічної та кінематичної?
2.4 Чи можна визначити коефіцієнт
об’ємного розширення газу та рідини
за формулою: β =
?
2.5 Чи може вільна конвекція впливати на тепловіддачу в умовах примусової конвекції?
2.6 Чи є система диференційних рівнянь: а) конвективного теплообміну; б) енергії; в) руху; г) суцільності – системою, що повністю характеризує сукупність законів, що визначають процес конвективного теплообміну?
2.7 Чи однаковий зміст крайових умов, що характеризують процеси нестаціонарної теплопровідності твердого тіла та конвективного теплообміну?
2.8 Чи можуть співпадати за товщиною гідродинамічний та тепловий шари?
2.9 Чи може кінематичний коефіцієнт в’язкості рідини на межі насичення у інтервалі температур 30…90°С досягти значення γ = 0,4 · 106 м2/с?
2.10 Чи вірно, що коефіцієнт температуропровідності рідини на межі насичення при температурі +20°С більше, ніж у сухого повітря при атмосферному тиску та температурі – 50°С?
2.11 Чи співпадають по формі безрозмірні числа, що відображають числа Біо та число Нусельта?
2.12 Чи співпадають по змісту безрозмірні числа, що відображають числа Біо та число Нусельта?
2.13 Чи входить до змісту чисел Нусельта, Пеклє, Рейнольдса та Грасгофа таж сама однойменна фізична величина?
2.14 Чи входить до змісту чисел Ейлера та Прандтля таж сама однойменна фізична величина, що розташована у числівнику комплексів?
2.15 Чи є необхідною умовою подібності процесів конвективного теплообміну рівняння чисельних значень, що характеризують умовні однозначності?
2.16 У ряді безрозмірних величин – Еu, Rе, Nu, Рr, Gr, Ре – чи вміщуються залежні змінні?
2.17 У тому випадку, коли подібність двох процесів досягнуто, чи можуть відрізнятися чисельні значення фізичних величин у подібних точках?
2.18 У тих умовах, коли подібність двох процесів досягнута, чи дорівнюють одне одному залежні безрозмірні числа у подібних точках?
Тема 3. Загальні питання розрахунку конвективної тепловіддачі
3.1 Тепловіддача при вимушеному повздовжньому обтіканні плоскої пластини
Студент повинен знати та розуміти наступні поняття: «середній коефіцієнт тепловіддачі» та «середня температура рідини» по перерізу та повздовж каналу. Вибір визначаючих теплообмін розмірів та температури. Середнє значення температурного опору повздовж каналу. Тепловіддача при ламінарній та турбулентній течії рідини у приграничному шарі. Вміти користуватися розрахунковими рівняннями, що були одержані у ході експерименту.
Необхідно відмітити роль комплексу (Рrр / Рrс)0,25, що враховує змінність фізичних якостей рідини у приграничному шарі, а також теплового режиму стінки.
Питання до самоконтролю
3.1.1 Чи вірно, що товщина ламінарного гідродинамічного приграничного шару завжди зростає лінійно за відстанню від попереднього краю пластини?
3.1.2 Чи залежить співвідношення товщини теплового та гідродинамічного приграничних шарів при ламінарній течії від фізичних властивостей рідини?
3.1.3 Чи може комплекс (Рrр / Рrс)0,25, що враховує змінення температури по товщині приграничного шару, мати залежність від значення та напрямку теплового потоку через шар?
3.1.4 Чи залежать нижче та поверхнє критичні числа Рейнольдсу (Rе кр1 чи Rе кр2) від ступеню турбулентності потоку, що набігає на пластину?
3.1.5 Чи залежить товщина в’язкого підшарку при турбулентній течії від кінематичного коефіцієнту в’язкості?
3.1.6 Чи є однорідною структура турбулентного приграничного шару за межами в’язкого підшарку?
3.1.7 Чи вірно, що Nuрх при турбулентній течії повздовж пластини зростає зі збільшенням швидкості потоку, що набігає?
3.1.8 Чи є коефіцієнти теплообміну, що рахуються згідно з формулою (7.39) [1], середніми значеннями коефіцієнту тепловіддачі повздовж пластини Х?
3.1.9 Чи вірно, що при наявності на попередній частині пластини, ламінарного приграничного шару, формула (7.39) [1] дає занадто збільшені локальні значення коефіцієнту тепловіддачі?