- •Введение
- •Основные обозначения
- •Числа подобия
- •Основные параметры теплового состояния
- •Методы измерения параметров состояния
- •Жидкостные термометры расширения
- •Биметаллические термометры
- •Манометрические термометры
- •Пирометры
- •Типы термопар
- •Пирометры излучения
- •Термометры сопротивления
- •Теплообмен в авиационных конструкциях
- •Закон теплопроводности Фурье
- •Дифференциальное уравнение теплопроводности
- •Условия однозначности в процессах теплопроводности
- •Передача тепла через плоскую стенку без внутренних источников тепла
- •Многослойная плоская стенка при г.У. Первого рода
- •Теплопроводность через плоскую стенку при г.У. Второго рода
- •Теплопроводность при г.У. Третьего рода
- •Теплоотдача при вынужденном течении жидкости в трубе Особенности движения и теплообмена в трубе
- •Теплоотдача при ламинарном течении
- •Теплоотдача при вязкостно-гравитационном режиме
- •Теплоотдача при турбулентном режиме
- •Теплоотдача при поперечном омывании одиночной круглой трубы
- •Теплоотдача при поперечном омывании пучков труб
- •Некоторые специальные задачи конвективного теплообмена Теплоотдача жидких металлов
- •Теплоотдача при течении газов с большой скоростью
- •Теплоотдача разреженных газов
- •Теплообмен при кипении однокомпонентных жидкостей Механизм процесса теплообмена при пузырьковом кипении жидкости
- •Зависимость теплового потока от температурного напора (кривая кипения)
- •Влияние способа обогрева поверхности теплообмена на развитие процесса кипения. Кризисы кипения
- •Расчет теплоотдачи при пузырьковом кипении жидкости в большом объеме
- •Особенности кипения недогретой жидкости.
- •Особенности теплообмена при кипении жидкости внутри труб
- •Влияние скорости принудительной циркуляции жидкости
- •Основные положения и уравнения теплового расчета тоа
- •Средняя разность температур и методы её вычисления
- •Определение температуры поверхности теплообмена
- •Сравнение прямотока с противотоком
- •Тепловые явления в процессе резания
- •Экспериментальные методы исследования тепловых явлений
- •Методы измерения температур в зоне резания
- •Заключение
- •Библиографический список
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
Теплоотдача разреженных газов
При рассмотрении теплоотдачи в разреженных газах нельзя использовать модель сплошности среды. Т.к. надо учитывать молекулярную структуру вещества и нельзя применять гипотезу прилипания, так как молекулы имеют некоторую скорость даже в непосредственной близости от стенки, т.е. наблюдается эффект скольжения газа (рисунок 30), и при этом температура стенки отличается от температуры газа т.о. можно наблюдать скачок температуры.
Рис. 32. Эффект скольжения разреженного газа
Степень разреженности газа определяется числом Кнудсена:
, где l - средняя длина свободного пробега молекул, l0 – характерный размер обтекаемого тела.
Если , то среда сплошная, если же , то газ можно рассматривать как свободный молекулярный поток и теплообмен рассчитывать методами кинетической теории газов. Режим 0,001< <1 называется течением со скольжением. В этой области достаточно бывает учесть, что граничное условие должно быть записано с разрывом на стенке. В остальном методика расчета теплообмена остается все той же. Режим 1< <10 называется переходным. На сегодняшний день этот режим изучен наиболее плохо.
Теплообмен при кипении однокомпонентных жидкостей Механизм процесса теплообмена при пузырьковом кипении жидкости
Кипением называют процесс интенсивного парообразования внутри объема жидкости. Различают кипение на поверхности и во всем объеме. Кроме того, различают пузырьковый режим кипения и пленочный.
Для возникновения кипения необходим некоторый перегрев жидкости, то есть превышение температуры жидкости tЖ относительно температуры насыщения ts при заданном давлении p.
Величина этого перегрева тем меньше, чем больше в жидкости содержится примесей (твердых частиц и др.) и, в особенности, растворенного воздуха и других газов.
Причина этого заключается в том, что взвешенные частицы и мельчайшие пузырьки воздуха служат центрами парообразования, а в чистой жидкости таких центров нет, поэтому для совершения работы против сил взаимного притяжения молекул жидкости ее надо перегреть.
Величину начального перегрева снижают также любые другие центры парообразования: шероховатость поверхности, адсорбированный на ней газ и т.д. Именно поэтому кипение чаще всего происходит на поверхности нагрева и имеет вид периодически возникающих пузырьков пара, размеры которых увеличиваются с течением времени до наступления явления отрыва парового пузыря. Так как жидкость имеет температуру больше, чем ts - температура насыщения, то при движений пузырька вверх испарение в него продолжается, и он растет в размерах.
Вся теплота, которая подводится к жидкости через поверхность нагрева, расходуется на парообразование.
Q – тепловой поток (Вт)
r – теплота фазового перехода (Дж/кг)
G – количество пара, образующегося в единицу времени и отводимого от свободной поверхности жидкости (кг/с)
Зависимость теплового потока от температурного напора (кривая кипения)
Рассмотрим зависимость плотности теплового потока от перегрева жидкости на стенке (кривую кипения, рисунок 33):
, где
При увеличении температурного напора вначале тепловой поток увеличивается, затем, достигнув некоторого максимума, уменьшается, а затем вновь увеличивается.
q
Рис. 33. Кривая кипения
На кривой кипения различают следующие зоны:
1 - кипение отсутствует, перенос тепла за счет конвекции;
2 - начало кипения;
3 - область развитого пузырькового кипения;
4 - переходная область. Отдельные пузырьки сливаются в паровые области и оттесняют жидкость от поверхности нагрева. Теплоотдача ухудшается;
5 - режим устойчивого (развитого) пленочного кипения;
6 - то же самое, но Tст становится настолько большой, что значительная доля тепла передается за счет излучения. Тепловой поток быстро растет.