Контрольная работа: Теплообмін та випромінювання

Критерій Прандтля виражає теплофізичні властивості рідини:

Рr =

Коефіцієнт Пекле характеризує відношення густини потоку теплоти, який переносить рухома рідина, до густини потоку теплоти, зумовленої теплопровідністю:

Pe =

Критерій Пекле може бути представлений як добуток двох інших критеріїв:

Ре = * = Pr * Re.

Коефіцієнт Грасгофа характеризує відношення підйомної сили, що виникає внаслідок різниці густий рідини безпосередньо біля стінки й у далечіні від неї і силив'язкості:

Gr =β(t_c -t_p ).(12.19)

Коефіцієнт Фур’є являєсобою комплекс, що визначає масштаб часу, у якому протікає процес:

Fo =

Критерії Фур’є використовується при вивченні нестаціонарних процесів.

У рівняннях прийняті позначення: w– швидкість руху м/с, l– характерний розмір, м; v– кінематична в'язкість, м² /с; а – температуропровідність, м² /с; g– прискорення вільного падіння, м/с² ; β – температуриш коефіцієнт, 1 / град; t_с , Ь_ж – температура рідини біля стінки і у ядрі потоку, °С.

При вивченні тепловіддачі в умовах змушеного руху рідини, усередненої по всій поверхні теплообміну і неускладненої фазовими і хімічними перетвореннями, критеріальне рівняння має вигляд:

Nu = ƒ(Re, Pr).

Для тепловіддачі в умовах вільного руху критеріальне рівняння записується так

Nu = ƒ (Gr, Pr).

З критеріального рівняння спочатку знаходять значення Nu, а потім розраховують коефіцієнт теплообміну:

а = Nu

Дослідження й уточнення методів розрахунку процесів теплообміну експериментальним шляхом здійснюється па моделях. Модель певним чином відображує поводження об'єкта або процесу в натурі. Заміна вивчення процесу в реальному об’ємі дослідженням цього ж процесу на моделі має назву моделювання. Умови моделювання, тобто умови, які повинні задовольняти модель і процес, що протікає в ньому, дає теорія подібності.

Метод, що поєднує особливості дослідження експериментальних натурних об’єктів з розрахунково-аналітичним підходом, також називається моделювання. Цінність такого моделювання полягає в тому, що воно дозволяє, по можливості скоротити і полегшити натурний експеримент і збільшити вірогідність математичного опису і розрахунків

На виробництві в багатьох випадках має місце тепловіддача при вимушеному русі рідини. Прикладом може служити тепловіддача стінам приміщення теплого вентиляційного повітря, подаваного вентилятором; тепловіддача від теплоносія в опалювальному приладі і т.д.

Зазначимо, що коли плоска поверхня омивається потоком рідини, швидкість температура якої в далечіні від твердого тіла постійні, то біля пластини утворюється гідродинамічний пограничний шар.

Течія у пограничному шарі може бути як ламінарною, так і турбулентною. Дослід показує, що перехід з ламінарної форми течії в турбулентну відбувається на деякій ділянці.

У процесі теплообміну біля поверхні пластини формується тепловий пограничний шар. Характер розподілу температури в тепловому пограничному шарі залежить від режиму руху рідини в динамічному пограничному шарі. Тому розрахункові формули для визначення коефіцієнтів тепловіддачі для випадків ламінарного і турбулентного режимів течії різні.

При ламінарному режимі течії критеріальне рівняння для визначення середнього коефіцієнта тепловіддачі має вигляд

Nu = 0.66*Re^0,5 * Pr^{0,33 0.25}

При турбулентному режимі течії середній коефіцієнт тепловіддачі визначається з формули:

Nu = 0,037 * Re^{0, 8} *Pr^{0, 4 3 0.25}

Температура, при якій вибирається значення фізичних властивостей рідини в критеріальних рівняннях, називається визначальною температурою. Як визначальна температура в рівняннях прийнята: при обчисленні критеріївRe іPr температура незбуреного потоку, а при обчисленні Рr– середнє значення по поверхні температури стінки.