Перенос тепла в турбулентном потоке

Лекция №11

Перенос тепла в турбулентном потоке.

Подход к анализу переноса тепловой энергии в турбулентном потоке аналогичен подходу к переносу количества движения.

Заменяем мгновенные значения параметров на линейную комбинацию их осредненной и пульсационной составляющих:

t =  + t’

= - уравнение Фурье – Кирхгоффа для мгновенных значений температуры и скорости.

Проведем замену мгновенных значений:

Рекомендуемые материалы

=коэффициент турбулентной теплопроводности. Тепловой поток, переносимый турбулентными пульсациями,  пропорционален градиенту температуры

 - коэффициент турбулентной температуропроводности

=  = ;

=,  - динамическая скорость

Определение профиля температур в плоском квазистационарном турбулентном потоке.

 (1)

y = 0, q = ,  

y=; q = ;  

Интегрируем  (1) и с использованием граничного условия при у = 0 получаем:

y - линейный профиль температуры у стенки

y – профиль температур вдали от стенки логарифмический.

Постоянную С ищем «сращивая» линейный и логарифмический профили температур в точке y=y₀:

Профиль температур связан с профилем скоростей. Гипотеза Прандтля о наличии у стенки пограничного слоя оправдывается.

Перенос тепла при фазовом превращении.

Перенос тепла при конденсации.

Конденсация бывает капельная и пленочная.          

Перенос тепла при пленочной конденсации

q =

 = dz

G

dG∙r –  

. С ростом z растут: толщина пленки конденсата, сопротивление переносу тепла и падает  (см.рис.)

При пленочной конденсации на горизонтальных трубах имеем аналогичную зависимость:

 Когда имеется «пакет – труб» коэффициент теплоотдачи уменьшается за счет термического сопротивления пленки конденсата, стекающей с верхней трубы:

Это можно учесть поправочным коэффициентом рядности  в зависимости от числа рядов труб (п), находящихся друг под другом

 ,  

В зависимости от концентрации неконденсирующихся газов х %. Коэффициент теплоотдачи резко падает по сравнению с , рассчитанным по формуле Нуссельта.

Коэффициент теплоотдачи при кипении

Кипение - процесс внутреннего испарения

Процессы кипения разделяют на:  - пузырьковое;  -  пленочное.

Коэффициент теплоотдачи для воды при пузырьковом кипении по зависимости Кружилина равен:

Ещё посмотрите лекцию "7 Структура системы медико-социальной реабилитации инвалидов в Российской Федерации" по этой теме.

 – относительный коэффициент теплоотдачи при кипении раствора (р); φ≤1.

Формулы для расчета  - эмпирические.