Теплопередача и гидродинамическое сопротивление Кутателадзе С.С.

С.С. Кутателадзе тнплопередлчл и гидродинлмичнскон СОПРОТИВЛЕНИЕ СПРАВОЧНОЕ ПОСОБИЕ МОСКВА ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ 1990 ВВК 31.31 К 95 УДК 621,1.016(035,5) Рецензент А. И. Леонтьев Редактор издательства Т. И. Муш инска Ответственный редактор Л. М. Берзина Кутателадзе С. С. К 95 Теплопередача и гидродинамическое сопротивление: Справочное пособие.

— М.: Энергоатомиздат, 1990. — 367 сл ил. 18ВХ 5-283-00061-3 Б сжатой форме приведены фундаментальные уравнения теории теплообмена, гидрогазодинамики, магнитогидродинамики, соответствующие числа подобия и их физическая интерпретация. Основное внимание уделено расчетным формулам теплопередачи и гидродинамического сопротивления, наиболее широко встречающимся в инженерных расчетах. Для инженерно-технических работников различных отраслей промышленности, занимающихся расчетами и проектированием энергетического и теплообменного оборудования. 2203020000-096 031(01)-90 ББК31.31 Ос Энергоатомиздат, 1990 15В1ч1 5-283-00061-3 ПРЕДИСЛОВИЕ Справочное пособие академика С.

С. Кутателадзе «Теплопередача и гндротйгнамическое сопротивление» готовилось к печати уже после кончины автора. Известно, что С. С. Кутателадзе гордился справочником по тепло- передаче, написанным совместно с В. М. Боришаиским. В последние годы жизни С. С. Кутателадзе много энергии и груда вложил в реализацию своих планов по созданию нового справочника. Идею создания книги автор вынашивал много лет, понимая важность и необходимость систематизации многочисленных новых результатов исследований, Такое обстоятельство естественным обрацом определялось стилем научной деятельности академика С.

С. Кутателадзе, характеризующимся предпочтительным отношением в его исследованиях к приближенным, однако достаточно эффективным методам оптимального описания физических процессов в области термогазодинамики я тепломассообмена. Прл этом центральное место в его методологии отводится простой формуле, критериальному соотношению, вытекающему из тео,рии физическоцо подобия, либо простейшим элементарным связям, следующим из предельных либо экстремальных ситуаций исследуемых, физических явлений. Идеология такого стили творчества была связана с твердой убежденностью академина С.

С. Кутателадзе в неоценимой роли глубокой фи. зической интуиция в деятельности ученого-физика и инженера-физика. Следует отметить, что сам он обладал такой интуицией в исключительной мере. И поэтому только С. С, Кутателадзе мог позволить себе такое широкое 'развитие и практическое применение всевозможных приближенных, асимптотическнх закономерностей в разнообразных областях такой обширной по своему физическому содержанию науки, какой является теплофизика. Порою в шутку С.

С. Кутателадзе любил повторять фразу: «Я хочу, чтобы мой справочник был настолько прозрачным и простым, чтобы его могли использовать в своей практической деятельности и садовники». Болезнь и последующая преждевременная кончина не позволили С. С. Кутателадзе внести в справочник последние штрихи по совершенствованию его содержания. Многочисленные ученики академика С. С.

Кутателадзе, члены Ученого совета Института теплофизики Сибирского отделенйя АН СССР, которым он руководил бессменно на протяжении более 20 лет, ограничились рутинной работой по оформлению справочника — намеренно, дабы донести до читателя ие только его содержание, но и дух творчества академика С. С. Кутателадзе. Ученики и коллеги ОТ АВТОРА Специализированный «Справочник по теплопередаче» был написан мною совместно с В. М. Боришанским около 30 лет тому назад (Госэнергоиздат, Л.-М., 1959) и получил признание инженеров-прантиков. Книга переиздавалась в США (1962 г.), ЧССР (1962 г.), Великобрнтании (1966 г.). Многочисленные пожелания о новом издании этого справочника не удалось выполнить сперва вследствие моей большой занятости после переезда в Сибирское отделение Академии наук СССР, а затем из-за безвременной кончины профессора В, М.

Борншанского. Как и предшествующая, данная книга по своей структуре во многом соответствует моему курсу основ теории теплообмена — теперь его пятому изданию (М., Атомиздат, 1979 г.). Основным ее содержанием являются формулы — относительно простые и имеющие наибольшие области практических приложений. Роль формул с развитием вычислительной технологии не только не уменьшилась, но и возросла, особенно в крупномасштабных программах.

При небольшом объеме задач, решаемых на миникомпьютерах, формулы просто незаменимы. Фундаментальным и непреходящим достоинством для инженера и исследоиателя является также их обозримость при качественном анализе и оценках предельных ситуаций. Однако в виде более или менее простых математических соотношений удается выразить закономерности только ряда стационарных и весьма ограниченного числа нестационарных процессов с четко определяемыми условиями на границах соприкасающихся сред.

Нестационарные процессы, и особенно так называемые сопряженные задачи термогидродинамики, в большинстве случаев крайне индивидуализированы. Как правило, их решения приходится представлять в виде таблиц и графиков. Это обстоятельство, естественно, ограничивает набор таких задач в руководстве, рассчитанном на широкий круг читателей, Приводимые ссылки, в большей части на достаточно доступные специальные монографии н журнальные статьи, позволяют найти решения проблем, не рассматриваемых в этой книге, а также номограммы, программы и другие вспомогательные данные для массовых стандартных расчетов.

Прн отборе материала, не совсем однозначного, т. е, зависимостей полузмпырических, я ориентировался на формулы, наиболее устоявшиеся в литературе и апробированные за многие голы в научных и инженерных коллективах, с которыми я работал. Там, где это было возможно, материалы взяты из авторитетных справочников или ведомственных нормативов. 4 Вычислительная техника индивидуального пользования позволяет, как правило, отказаться от большого числа номограмм и расчетных графиков в справочном пособии общего характера. Отказался я и от приведения подробных справочных данных о физических свойствах рабочих тел и конструкционных материалов.

В настоящее время термогидродинамическне расчеты входят составной частью чуть ли не во все существующие конструкторские и технологические разработки. Используемые и современном производстве материалы и вещества разнообразны, а издания справочной литературы по их свойствам имеют систематический характер. Поэтому эти данные вполне доступны, сведения о ряде соответствующих изданий приводятся в книге и могут служить источником для большинства практических расчетов и для нахождения ссылок на более специализированные пособия. Содержащиеся в книге примеры расчетов имеют чисто иллюстративное значение и поэтому крайне просты по задаваемым условиям.

Тем не менее они, по-видимому, все же полезны. Нумерация глав одночисленная, параграфов — двухчисленная (номер главы и номер параграфа), формул — трехчисленная (номер главы, парагра. фа и формулы в данном параграфе). Литература (без повторений) приводится в конце книги и имеет двухчисленную нумерацию. Основные обозначения вынесены в начало книги. Каждая новая величина, вводимая в тексте, определяется сразу же перед или за соответствующей формулой, независимо от ее наличия в перечне основных обозначений. В дальнейшем без особой необходимости уже использовавшиеся обозначения не объясняются.

Объем книги ограничен по соображениям компактности отбора материала именно для большого круга инженеров. практиков и студентов различных специализаций. С общим состоянием фундаментальных проблем теплопередачи в англоязычной н частично западноевропейской литературе можно ознакомиться по обширному справочному изданию (!.!3). По просьбе автора гл. !5 написана доктором техн, наук, профессором Н.

А, Рубцовым. В работе над отдельными фрагментами рукописи принимали участие Н. И. Ярыгина, Л. М. Зысина-Моложен, Н. А. Рубцов, М. Ф. Жуков, А. К. Ребров, Е. М. Хабахпашева, В. А. Мухин, И. И. Гогонин, Е, А. Чиннов, В. В. Саламатов. Академик С. С. Кугателадзе ОСНОВНЫЕ ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ и — коэффициент диффузии теплоты (коэффициент температуропроводности), и'/с а — поглощательная способность а. — скорость звука, м/с  — магнитная нндукция, Тл С вЂ” массовая концентрация с — скорость света, м/с а — удельная теплоемкость, Дж/(кг К): ср — при постоянном давлении; сг — прц постоянном объеме сг — коэффициент сопротивления трения Р†диаме,м Р— коэффициент диффузии вещества, мт/с О, — электрическая индукция, Кл/и' Н вЂ” пропускательная способность Š— напряженность электрического поля, В/м Š— плотность потока энергии излучения, Вт/и' Р— площадь, м' Р— сила, Н Р» — объемная сила, Н/м' 6 — массовый расход, кг/с л — ускорение (в частности, ускорение свободного падения), м/с' Н вЂ” напряженность магнитного поля, А/м Ь вЂ” постоянная Планка, Дж/с Ь вЂ” энтальпия, Дж/кг «Я вЂ” энтальпня торможения, Дж/кг 1 — интенсивность излучения, Вт/(м'ср) 1 — сила тока, А 1 — удельная сила излучении, Вт/(и'ср) / — плотность потока массы (массовая скорость), кг/(м'с) / — плотность электрического тока, А/м' й — коэффициент теплопередачи, Вт/(м'К) й — коэффициент ослабления излучения средой, 1/м Ь вЂ” характерный линейный размер,м 1 †дли,мм (1У вЂ дли свободного пробега, пути смешения, м гл — масса, кг М вЂ” относительная молекулярная масса и — частота вращения, 1/с Р— периметр, м Р— давление, Па Я" — количество теплоты, Дж Я вЂ” тепловой поток, Вт д — плотность теплового потока, Вт/м' Я вЂ” газовая постоянная, Дж/(моль К) /га — удельная газовая постоянная, Дж/(кг К) /1 — радиус, м Л вЂ” термическое сопротивление, (и'К)/Вт г — скрытая теплота фазового перехода первого рода, теплота реакции, Дж/кг г — отражательная способность г — коэффициент восстановления температуры Т вЂ” температура, К Т' — температура торможения, К Г вЂ” время, с (/ — характерная скорость течения, м/с и — скорость течения, м/с и, о, ш †компонен вектора скорости течения по координатам х, р, а, м/с и', о', ш' — пульсационные компоненты скорости течения, и/с У вЂ ~разнос потенциалов, В У вЂ” объем, м' оь — динамическая скорость (скорость касательного напряжения), м/с х, Ть 2 — кооРдннаты, м х' — массовое газо(наро)содержание а — коэффициент теплоотдачи, Вт/(м' К) а — коэффициент поглощения излучения средой, 1/м () — ноэффициент рассеяния излучения средой, 1/и () — коэффициент объемного расширения, 1/К В вЂ” расходное объемное газосодержание смеси у=сэ/сг — показатель адиабаты 6 — толщина (пленки, пограничного слоя и др.), м 6" — толщина вытеснения, м 6"* —,толщина потери импульса, м 6,** — толщина потери энергии, и в, — диэлектрическая проницаемость среды (абсолютная), Ф/м в — степень черноты (интегральный коэффициент теплового излу.