§28.2. Теплоотдача при движении с большими скоростями

В случае больших скоростей гидродинамические процессы и процессы теплообмена неразрывно связаны. Течение характеризуется взаимным преобразованием внутренней и кинетической энергией потока и расширением газа.

1 2

Согласно первому закону термодинамики для струйки газа:

- энтальпия адиабатного торможения.

с_p=const

,

где T - термодинамическая температура, T_т – температура торможения.

Температуру, которую получил бы газ при адиабатном торможении, называют температурой торможения.

Как известно из термодинамики, отношение кинетической энергии потока к его энтальпии равно:

, где М - число Маха ; - отношение удельных теплоёмкостей при постоянных давлении и объёме.

М<1 – дозвуковое течение.

1<М<5 – сверхзвуковое течение.

М>5 – гиперзвуковое течение.

В технике происходит частичное торможение газов и тогда

Т_соб = Т+ rW²/2c_p

r - показывает, какая часть тепловой энергии будет переходить в кинетическую энергию.

Т_соб - температура, которая наблюдается в пограничном слое движущегося потока газа при его частичном торможении на стенке.

- ламинарный пограничный слой.

- турбулентный ПС

В уравнении Ньютона-Рихмана вместо t_с t_соб  t_с–t_соб)

§28.3. Теплоотдача жидких металлов

Высокая теплопроводность жидких металлических теплоносителей приводит к тому, что даже при полной остановке жидкого металла в трубе W=0 происходит продольный перенос теплоты за счет теплопроводимости.

1) t_c = const

Nu_ж,d = 5+0,025Pe_ж,d^0,8

Pe_ж,d = Re_ж,dPr

W = 0, Re_ж,d = 0

2) q_с = const

Nu_ж,d = 7+0‚025Pe_ж,d^0‚8

§28.4. Теплоотдача разрежённых газов

Kn  l/l₀ – Кнудсен, где l – средняя длина пробега молекул, l₀ - определяющая длина.

Kn 0,001сплошная среда и справедливы формулы СДУКТО

Kn1,0  свободный молекулярный потоки и теплоотдача производится по молекулярно-кинетической теории жидкостей и газов, каждая молекула должна быть подсчитана. Подсчитав по молекулярно-кинетическим представлениям сколько молекул было отдано телом и сколько энергии отдает молекула при столкновении и, просуммировав, получим количество полной теплоты.

10Kn0,001разреженные газы с разной степенью разреженности.

Nu_разр==Nu_конт/(1+Nu_контCKn)

С– учитывает все в различных случаях

Nu_конт– рассчитанная по предыдущим разделам конвекция.

Конвекция при фазовых превращениях

§29. Теплоотдача при конденсации

в объёме

Виды конденсации

н а поверхности

Конденсация происходит тогда, когда температура пара становится ниже температуры насыщения при данном давлении на поверхности t_пов<t_н.

Конденсация в объеме t_об<t_н. Конденсация в объеме в теплоэнергетике не встречается

Конденсация на поверхности может происходить в двух режимах: пленочный и капельный. Если капельный конденсат не смачивает поверхность конденсатора, то наблюдается пленочный режим.

Явление смачиваемости и несмачиваемости зависит от коэффициентов поверхностного натяжения .

H/м

Сила поверхностного натяжения направлена по касательной к поверхности раздела фаз и по нормали к контуру раздела 3-х фаз. Они стремятся сократить поверхность раздела фаз.

_г,т  _ж,т _г,ж cosβ

cosβ  _г,т_ж,т_г,ж

β    смачиваемость.

β    идеальная смачиваемость.

Β    несмачиваемость.

β    идеальная несмачиваемость

Водяной пар смачивает практически все металлы, сплавы и неметаллические сплавы.

q q

Пленка конденсата на пути теплового потока - это дополнительное сопротивление, которое ухудшает теплоотдачу.