Nu =
Здесь x - коэффициент гидравлического трения, зависящий от числа Рейнольдса.
Свободная конвекция в замкнутых полостях (замкнутом пространстве) определяется их формой и размерами, перепадом температуры и направлением вектора этого градиента. Характер циркуляции среды в некоторых случаях показан на рис. 23. Данные по теплообмену в этих случаях представляют, обычно, в виде зависимостей от чисел Грсгофа и Прандтля. В некоторых литературных источниках определяемым является число Нусельта, а в других – безразмерная поправка на конвекцию к теплопередаче за счет только теплопроводности среды.
Выше было упомянуто, что при нестационарном гидродина-мическом и температурном режиме в уравнениях подобия появ-ляются числа гомохронности и Фурье. Но их наличие в уравнениях не обеспечивает точности расчета, поскольку на интенсивность нестационарной конвекции влияют еще такие фак-торы, как темп изменения граничных условий, расхода среды и ее параметров на входе. А многообразие этих факторов учесть практичкски невозможно. Поэтому в настоящее время по нестационарному конвективному теплообмену имеются весьма скудные свдения, относящиеся, в основном, к частным случаям.
ОСОБЕННОСТИ КОНВЕКТИВНОГО ТЕПЛООБМЕНА В ОТДЕЛЬНЫХ СЛУЧАЯХ
В энергетических и теплотехнических установках конвектив-ный теплообмен чаще всего происходит при течении сред внутри каналов различного поперечного сечения, при поперечном, продольном или промежуточном обтекании тел различной формы. При этом коэффициент теплоотдачи меняется по ходу потока сре-ды, то есть по длине канала или продольно обтекаемого тела, по периметру поперечно обтекаемого. В связи с этим в технической литературе встречаются уравнения, позволяющие рассчитать местные (локальные) коэффициенты теплоотдачи a и средние его значения `a .
При набегании ламинарного потока среды на пластину, как было показано на рис. 19, из-за роста толщины пограничного гидродинамического слоя коэффициент теплоотдачи резко уменьшается, несколько возрастает в переходной области, а затем снова, медленно, но снижается (рис. 25). При высокой степени турбулентности набегающего потока a также снижается по ходу потока, но по более простой зависимости.
Таким же образом меняется коэффициент теплоотдачи и в начале канала любого сечения.
Ламинарный режим течения, в зависимости от соотношения воздействующих сил, подразделяют на два режима: вязкостный, в котором силы вязкого трения преобладают над остальными, и вязкостно-гравитационный, в котором подъемная сила соизмерима с силой вязкости. Первый режим характерен для работы подогре-вателей мазута, охладителей масел, растворов этиленгликоля, рас-солов и т. п. В этих случаях распределение скорости по сечению канала отличается от параболического, так как из-за температуры сильно меняется вязкость среды по поперечному сечению. При нагревании среды скорость ее вблизи стенки больше, чем при охлаждении, поэтому и теплоотдача выше. Для учета влияния распределения темпратуры по сечению потока в уравнение подобия вводят симплекс в виде отношения динамических вязкостей среды при определяющей температуре m ж и при темпе-ратуре стенки m с .
Второй режим имеет место при охлаждении продуктов го-рения топлива, при нагреве и охлаждении воды, водяного пара, различных газов и подвижных капельных жидкостей. При этом помимо влияния вязости сказывается, и в сильной мере, влияние естественной (свободной) конвекции. Направления вынужденного и свободного движения могут совпадать , быть противоположными или взаимно перпендикулярными. Соотношение подъемной силы и силы трения оценивается отношением Gr/Re , и чем больше это отношение, тем интенсивнее теплоотдача при совпадении направлений вынужденного и свободного движений. При противоположном направлении движений с увеличением отноше-ния Gr/Re до некоторого критического значения (@200) теплоотдача уменьшается, а в дальнейшем снова увеличивается, так как в потоке появляются завихрения, то есть нарушается ус-тойчивость ламинарного режима.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.