Контрольные вопросы к XXV главе

1. Что называется нестационарным температурным полем?

2. Дифференциальное уравнение теплопроводности и граничные условия для нестационарного режима.

3. Уравнение температурного поля для нестационарного режима.

4. Из каких чисел подобия составляется уравнение температур­ного поля?

5. Определение температуры поверхности пластины, температуры в середине пластины и количества теплоты, отводимой при ее охлаж-

'дении.

6. Определение температуры поверхности стенки, температуры на осн цилиндра и количества теплоты, которую цилиндр отдает при охлаждении.

7. Определение температуры поверхности шара, температуры в цент­ре и количества теплоты, которую шар отдает при охлаждении.

8. Какими дифференциальными уравнениями описывается охлаж­дение однородного, изотропного и равномерно нагретого* тела произ­вольной формы, имеющего начальную постоянную температуру?

9. На какие два периода можно разделить охлаждение тела с по­стоянной начальной температурой?

10. Что такое темп регулярного режима и от каких величин о» зависит?

11. Коэффициент пропорциональности для шара и цилиндра.

Глава XXVI конвективный теплообмен

§ 26-1. Основы теории конвективного теплообмена

^Второй вид теплообмена, конвекция, происходит только в газах' '^жидкостях и состоит в том, что перенос теплоты осуществляется Шремещэющимися в пространстве объемами среды. Передача^- теплоты Жйвекщией всегда связана с теплопроводностью. Совместный про­вес конвекции и теплопроводности называется конвективным тепло-щ>меном.

_г Различают конвекцию вынужденную (движение жидкости Издается искусственно) и свободную — движение возникает Всвязи с ее нагреванием и изменением плотности. |1.0. Рейнольде в 1884 г. в своих опытах установил,, что при движе-'т жидкости встречаются два вида потока, подчиняющихся различ­ием законам. В потоке первого вида все частицы движутся только по "параллельным между собой траекториям и движение их длительно Ервпадает с направлением всего потока. Жидкость движется спокойно, Црз пульсаций, образуя струи, следующие очертаниям канала. Движе­ние такого рода называется ламинарным, й: Второй вид потока называется турбулентным, в нем непрерывно швоисходйт перемешивание всех слоев жидкости. Каждая частица по-шка, перемещаясь вдоль канала с некоторой скоростью, совершает раз­личные движения перпендикулярно стенкам канала. В связи с этим поток представляет собой беспорядочную массу хаотически движу­щихся частиц. Чем больше образуется пульсаций, завихрений, тем Шршьше турбулентность потока. При переходе ламинарного движения Л турбулентное сопротивление от трения в канале возрастает.

О. Рейнольде показал, что характер движения жидкости в круглой Щ-убе определяется ¹ величиной отношения wd.lv, которое называется Шйслом Рейнольдса и обозначается Ие:

. Ие = wdlv,

(26-1)

де т — средняя скорость жидкости» м/еек; d — диаметр круглой тру-|ы, м; у — коэффициент кинематической вязкости жидкости, м²/сек. щ'-.Для канала произвольного сечения вводится понятие эквивалент­но диаметра d_зкв (см. § 27-1), который и подставляется в выражение Щл.я критерия.

Подставляя размерности отдельных величин в число 1?е, легко |бедиться, что он является величиной безразмерной.

До значений Ие = 2000 поток жидкости в трубе остается ламинар-рым„ ери больших значениях Ие поток переходит в турбулентный. Ваминарный поток является устойчивым только в докритической об­ласти (до Ие, = 2000). При некоторых специальных мерах предосто-Шжности ламинарное движение можно наблюдать при числах Ие*

значительно превышающих критическое. Однако такой режим движе- I ния является неустойчивым и при малейшем возмущении потока пе- ■

РСХОДИТ В ТурбулеНТНЫЙ. ;

Характер движения жидкости влияет на интенсивность передачи I теплоты. При ламинарном режиме и отсутствии естественной конвек- , ции теплоты в перпендикулярном к стенке направлении передается : только теплопроводностью. Количество этой теплоты зависит от физи- ' ческих свойств жидкости, геометрических размеров, формы поверх- . ности канала и почти не зависит от скорости.

При турбулентном движении жидкости перенос теплоты наряду ' с теплопроводностью осуществляется перпендикулярным к поверх- • ности канала перемещением частиц.