Розробити та запроектувати вимірювальний канал для автоматичного контролю витрати води в теплообмінному апараті, страница 7

За відсутності експериментальних даних коефіцієнт теплопровідності газів приблизно можна визначити за формулою

                                      (2.6) де cv – масова теплоємність газу при постійному об’ємi, Дж/(кг·К);

. – динамічний коефіцієнт в'язкості газу; B – дослідний коефіцієнт, що залежить від атомності газу: для одноатомних газів В=2,5; для двохатомних газів В=1,9; для триатомних – В=1,72.

Вплив температури на величину коефіцієнта теплопровідності газів враховують за допомогою емпіричного рівняння

                           (2.7) де Т – абсолютна температура газу, К; С – константа Сазерленда [34].

Якщо відома теплопровідність пари рідини хоча б при одній температурі, то можна розрахувати її теплопровідність і при іншій температурі за залежністю [41]

                               (2.8)

де .1, .2 – теплопровідність пари рідини при температурах Т1 і Т2.

Теплопровідність газової суміші можна розраховувати у відповідності до правил адитивності, при цьому

(2.9)

де .i – теплопровідність компонентів суміші; yi – об'ємна (мольна) частка газових компонентів відповідно.

Значення коефіцієнтів теплопровідності газів і пари деяких речовин подані в табл. 2.1 та можуть бути визначені залежно від температури за допомогою номограми

ТАБЛИЦЯ 2.1 – Теплопровідність газів і пари деяких речовин при температурі 20 С і атмосферному тиску

РОЗДІЛ 3

КОНВЕКТИВНИЙ ТЕПЛООБМІН  В ОДНОФАЗНИХ ПОТОКАХ

3.1 Способи конвективного перенесення теплоти

Найпоширенішим способом перенесення теплоти в природі і в промислових апаратах та установках є конвективний теплообмін, що відбувається в просторі між ядром потоку теплоносія та роздільною стінкою, та виникає в результаті контакту, перемішування й перемі-щення в просторі макрооб’ємів теплоносія. Конвективний теплообмін є підсумковим процесом перенесення теплоти в результаті одночасної та спільної дії теплопровідності й конвекції в середовищі теплоносія, що рухається. Конвективний теплообмін відбувається тільки в газах і рідинах при їхньому русі з певною середньою швидкістю відносно роздільної стінки або при контакті теплоносія з поверхнею, утвореною твердим тілом.

Якщо рух потоків теплоносія щодо стінки проходить мимовільно, під впливом різниці температур та як наслідок її появи різниці густин середовища, дії виштовхувальних та гравітаційних сил, то такий рух одержав назву природної (мимовільної) конвекції.

Якщо рух потоків середовища викликаний використанням зовнішніх сил (дією тиску, різних пристроїв, насосів, що примусово перемішують потік, та ін.), то такий рух теплоносія та теплообмін, що відбуваються при цьому, називають вимушеною (примусовою) конвекцією.

Конвективне перенесення теплоти від ядра потоку теплоносія до стінки (для гарячого теплоносія) або від нагрітої стінки в ядро потоку холодного теплоносія називається тепловіддачею.

Як відомо з розділів курсу гідромеханіки [19, 34, 42], при русі середовища з певною швидкістю щодо нерухомої стінки на ній формується пристінний підшарок, товщина якого визначається фізико-хімічними властивостями середовища та режимом руху потоку. Тому інтенсивність конвективного теплообміну також визначається фізико-хімічними властивостями теплоносія, його агрегатним станом, режимом руху, при цьому наявність пристінного підшарку у твердої поверхні створює додатковий термічний опір, а перенесення тепла через цей підшарок звичайно відбувається шляхом теплопровідності.

Характер зміни температури в процесі конвективного теплообміну – тепловіддачі від ядра потоку гарячого теплоносія до поверхні роздільної стінки - показано на рис. 3.1.

Звичайно при стаціонарному теплообміні температура у ядрі потоку теплоносія змінюється не так помітно внаслідок перемішування об’ємів теплоносія та конвекції, одночасно в пристінному підшарку зміна температури відбувається лінійно у відповідності до закону теплопровідності, при цьому темп зміни температури більш високий.