- •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
Теплопроводность через плоскую стенку при г.У. Второго рода
Рис. 19. Плоская стенка в условиях Г.У. второго рода
Задана плотность теплового потока q, толщина и свойства стенки (δ и λ). Решение задачи может быть получено только в виде перепада температур на стенке
Теплопроводность при г.У. Третьего рода
Рис. 20. Плоская стенка в условиях Г.У. третьего рода
Заданы температуры жидкостей, омывающих стенку с двух сторон, коэффициенты теплоотдачи в процессах теплообмена стенки с этими жидкостями. Известны толщина стенки и ее коэффициент теплопроводности. Необходимо определить величину плотности теплового потока q, и температуру стенки. Решение задачи может быть получено из следующих соображений.
Тепловой поток от первой жидкости к стенке (в предположении, что ), будет равен
Этот же тепловой поток будет проходить через стенку за счет теплопроводности и будет равен
Затем этот поток тепла за счет конвекции будет передан охлаждающей жидкости
.
Полученная система трех уравнений содержит три неизвестных и легко решается методом исключения переменных. В итоге
Теплоотдача при вынужденном течении жидкости в трубе Особенности движения и теплообмена в трубе
При вынужденном движении жидкости внутри трубы различают два режима течения: ламинарный и турбулентный.
Ламинарный режим наблюдается при
Развитый турбулентный режим устанавливается при
Re>1·104
В диапазоне 2300≤Re≤104 наблюдается переходный режим.
При втекании жидкости в трубу на поверхности стенки образуется динамический пограничный слой, толщина которого увеличивается по мере увеличения расстояния от входа в трубу. На некотором расстоянии lн от входа в трубу происходит смыкание слоев, и течение приобретает стабилизированный характер, т. е. профиль скоростей становится параболическим для ламинарного течения (рисунок 21) или имеет вид усеченной параболы для турбулентного течения (рисунок 22):
Рис. 21 Ламинарное течение на входе в трубу
Рис. 22 Турбулентное течение на входе в трубу
lн – длина гидродинамического начального участка
а) для ламинарного режима
lн/d=0,05Re (или lн= 0,05Re∙d)
б) для турбулентного режима
lн/d≈15 (или lн≈15d)
Аналогично развивается и тепловой пограничный слой на входном участке трубы. Вначале он тонкий, затем его толщина увеличивается. Соответственно изменению толщины пограничного слоя изменяется и коэффициент теплоотдачи. Он убывает с ростом толщины пограничного слоя (так как при ламинарном течении перенос тепла поперек направления течения осуществляется только теплопроводностью, а вдоль – конвекцией и теплопроводностью).
Схема развития теплового пограничного слоя в трубе
а) ламинарный режим (рисунок 23)
Рис. 23. Развитие теплового пограничного слоя в трубе при ламинарном течении
Средний коэффициент теплоотдачи больше местного. Причина этого в том, что осреднение проведено по всему участку от начало трубы до данной точки. А во всех предыдущих точках α был больше.
Длина термического начального участка при ламинарном режиме
lн.т/d≈0,05Re∙Pr
б) турбулентный режим (рисунок 24)
Рис. 24. Развитие теплового пограничного слоя в трубе при турбулентном течении
а – случай, когда течение на входе ламинарное б – случай турбулентного течения на входе
Вначале α уменьшается из-за роста толщины пограничного слоя, затем возрастает с переходом к турбулентному режиму, затем снова убывает из-за роста слоя вплоть до конца lн.т.
lн.т. – длина начального теплового участка (участка тепловой стабилизации или термического начального участка) при турбулентном течении
lн.т/d=(10÷15)