Другие предметы \ Основы теории теплообмена

Условия однозначности (пространственные или временные условия). Тепловой поток. Тепловое подобие, страница 2

2) Ур-е сплошности (нерезрывности) движения: - полный избыток массы.

Этот избыток массы обуславливает уменьшение плотности ж-ти с выделенным объёмом и равный изменению массы в эл-те.

Для несжимаемой ж-ти ρ const ур-е упрощается: - ур-е сплошности несжимаемой ж-ти.

3) Ур-е Новье-Стокса- система ур-й = диф.ур-е дв-я несжимаемой вязкой ж-ти.

;

В случае свободного дв-я ж-ти под силой грав-го давления на всех гранях эл-та одинаково поэтому одинаково и его изменение: .

10.

При вынужденной конвекции:

Re<2200 – ламинарный режим течения;

Re>2200-10000 – режим становится неустойчивым;

Re> 10000 – турбулентный режим;

; (м²/с) – кинематическая вязкость; ;

V – секундный объём ж-ти; f – площадь поперечного сечения.

При естественной конвекции:

Gr·Pr = 1·10^-3÷5·10², с=1,18 ; n=0,125 - ламинарный режим течения;

Gr·Pr = 5·10²÷2·10⁷, с=0,54 ; n=0, 25 – переходный режим;

Gr·Pr = 2·10⁷÷1·10¹³, с=0,135 ; n=0,333 – турбулентный режим;

- хар-ка дв-я ж-ти под действием темп-го фактора;

β – объёмный коэф.расширения ж-ти;

- хар-ет теплофизические св-ва ж-ти и определяет соотношение толщин гидродинамического и теплового пограничного слоя.

11.

Теплообмен при конвекции м.б. описан системой уравнений в критериальной форме, в общ. случае: f( Ho, Gr, Eu, Re)=0 ; φ( Fo, Re, Pr, Nu)=0; при скоростях меньше 70м/с число Эйлера (Eu=P/ρw²) можно исключить, тогда решая сист ур-й получим: F₁(Nu, Pr, Re, Gr, F₀, H₀)=0, кроме того числа подобия F₀, H₀фактически уст-ют одно и то же значение→ один критерий можно выразить ч/з другой: , тогда F(Nu, Re, Pr, Fo, Gr)=0.

12.

1я теорема подобия: подобные м/у собой явления имеют одинаковые числа подобия, а это значит, что опред-е числа подобия соотв-ют опред-му состоянию явления.

2я теорема подобия: решение диф.ур-я, хар-щего процесс может быть представлена в виде ф-ции от критериев подобия данного диф.ур-я, означает что любая аналит-я зависимость хар-щая какое-либо явление может быть представлена в виде функц-ой зависимости от чисел подобия. F=f( k₁+k₂+…..+k_n)=0;

3я теорема подобия: подобны те явления, условие однозначности кот-х подобны, а так же числа подобия составленные из условий однозначности численно равны.

13.

(ккал/(м² ⁰С ч) - коэф.теплопередачи, зависит от теплотехнических св-в ограждения.

Измеряется кол-вом тепла в ккал, кот. будет проходить в течение 1ч ч/з 1м² ограждения при разности темп-р в-ха с одной и с другой стороны равной 1⁰С.

Тепловой поток, проходящий ч/з ограждение, встресает некоторое сопротивление, кот. хар-ся величиной обратной коэф-ту теплопередачи – сопротивление теплопередаче R₀.

R₀=1/k [(град м² ч)/ккал]; сопр-е теплопередаче огр-я выражается разностью темп-р в-ха с одной и с др.стороны огр-я, при кот.тепловой поток ч/з 1м² огр-я равняется 1ккал/ч.

Чем больше R₀, тем больше д.б. разность темп-р в-ха с одной и с др.стороны огр-я, чтобы создать тепловой поток ч/з него, равный 1ккал/м² ч след-но R₀ есть величина, оценивающая теплозащитные св-ва огр-я.

14.

Тепловой поток в проц.теплопередачи м.б. увеличен только за счет увеличения к-к теплопередачи, что достигается уменьшением суммы терм-их сопр-й на всех этапах теплопередачи. R_T=R_α₁+R_λ+R_α₂, т.к. R_λочень мала, следует ум-ть R₁ и R₂.

В случае теплопер-чи «газ-ж-ть» терм-е сопр-е при теплоотдаче газа к стенке на 2 порядка выше, чем от стенки к ж-ти→ методы интенсификации т/передачи сводятся к уменьшению терм-го сопр-я при т/отдаче от газа к стенке, что достигается:

1.искусств-й турбулизацией потока в пристенной зоне путём создания на пов-ти период-их выступов и впадин;

2.закруткой потоков внутри труб с помощью вставки в них спец.спиралей и турбулизаторов потока;

3.увел.пов-ти т/обмена со стороны газа путем установки на ней искусств-х выступов (рёбер) из того же мат-ла.

«Оребрение» плоских стенок и труб явл-ся наиб. распр-ой интенсификацией т/обмена со стороны газа.

15.

Рассмотри суммарные терм-е сопр-я однослойной цилиндр-ой стенки при переменном значении нар-го диаметра стенки d₂ : ;

Если d₁,α₁, α₂, λ – const, то с увеличением d₂ второе слагаемое растет, а третье уменьшается → R_ц при опред-ом зн-ии d₂имеет min, т.к. с ростом d₂R_ц в начале уменьшается до min, а затем растет. Диф выражая R_цпо d₂и приравнивая его первую производную к 0 : ; ;

- критический диаметр цилинр-й стенки, соотв-ет мин-ому значению суммарного терм-го сопр-я R_ц, т.к. 2я производная , соотв-но тепловой поток , будет иметь при d₂=d_кр max значение.

Понятие критического диаметра цилиндр-й стенки исп-ся для щценки эф-ти слоя тепловой изоляции труб и цилиндр-х пов-тей.

Примем что тепловая изол-я наложена на пов-ть трубы в один слой: d₁=d_тр^нар=d_из^вн, d₂=d_из^нар, λ=λ_из, α₂=α_из^нар, условие эф-ти слоя: d_нар^из≤d_вн^из=d_тр^нар откуда ; если это условие нарушается, то потери неизолированной трубы будут меньше, чем изолированной.