В. П. Исаченко, В.А. Осипова, А. С. Сукомел - Теплопередача (1013600), страница 39
Текст из файла (страница 39)
187 Теплоотдача нензотермической пластины изучалась рядом исследователей (Л. 46, 97, !08 и др.). Анализ зтнх работ показывает, что при возраетании гц толщива теплового пограничного слоя уменьшаегся. Теплоотдача при этом возрастает Влияние продольного гралиента температуры поверхности можно учесть соотношением теплоа!дачи пластины с переменной (шФО) и постоянной (ш=О) температурой поверхности; обозначим это отношение через а: Кч„г,,аг ° =- „— или Мп„иц =е р(п„! ). "1-в Значения е опредекялись аналитически и для частных величин проверялись экспериментально; они приведены в табл. 7-! (Л.
46) Таблица 7-1 Зиииси. тть =-!(т! игт Ргь1 и,и и= ч аи, .и и.! О.з и.в !.ч 1,25 1,Св 1,17 1,ао ! ) аци а=ив ~алх их ллх Лх ж ги+1 йа '+ "--! 2т + Т 1/ ! 2иг+ 1 Влияние необогреваемого начального участка. В этом случае имеет место неодновременное развитие гидродинамического в тецлового пограничного слОев, что влияет на коэффициент теплоотдачн.
Наличие поверхности, не участвующей в теплообмене, соответствует особому случаю изменения температуры поверхности пластины по ее длине. Обширные экспериментальные исследования влияния необогреваемого начального участка на теплоотдачу были выполвевы И. И. Жюгждой и А. А. Жукаускасом [Л. 46). В этих опытах отношение длины начального веобогреваемого участка хи н полной длине (изменялось от 0,426 до 0,86.
При этан числа Рг изменялись от 0,7 до 6!О (воздух, вода, трансформаторное масло) н Ке,! — от 3 до 3.!О' (рнс. 7-4). Для расчета меСтных коэффициентов теплоотдачн пластины прз Ы ламинарном пограничном слое и наличии необогреваемого участка было получено уравнение — — 03~)(сии Р!чт(т/ )и, (Рг (Р )ет! здесь в числа подобия подставляется каордйната хг=-х — хи, отсчитываемая от начала обогреваемого участка. Физические параметры выбираются цо температуре набегающего потока !и, что отмечено индексом «но! (исключение составляет значение числа Ргт выбираемое по температуре стенки в данном сечении). Определив! средний коэффициент теплоотдачп при хи=О: г гв в ) 14 гг 14' вв-- б— с лб\ зп=аб б,=-в В,ВВ В 4 е— В Б 4' Ве -„ г 2 4 ВВгбл 2 4 ббгбг г 4 бвгвб 2 4 ббгрФ 2 4 ВВагб г Рв«. 1-5.
Тепмютлача пепи ерлмчпекпй ппептзпм прп ппнепзпи пзиепепеп теиппрпгурпа.п ваппрз. 1 — 14 ми и и г— Флтлп Ф л 4 Ф гм Мзол Б-«рп и Ф е 1 и Фз-злл. 189 Рпп. 1.4. Ммтнпп т пппптлзче прп ппиепзрнаи ппграппчепм сапе в пзппчпп пмнегреваемо е начппыюго участка, 14=04 (в=!Де). Прн т=О (1 =соне() получаем, что о=2о (о берется при л=!). В случае дп=.сопз( т=-0,5 и а=- 1,5 н.
Рассчитывая срелнюю теплоотдачу, Рг, следует оценивать по средней температуре стенки. Для линейного закона изменения температурного напора 6,(л) =й,(0) (1+ Ь+) величина ь оказывается зависящей от л. В атом случае нарущается зависимость вида а — л-к'. На рис. 7-5 приведены результаты расчета Д. А. Лабунцова [Л. 46, 97] для значений Ь=+ 1 и Ь= — 0 25. Здесь (в полная длина пластины, значение Ь=О соответствует изотермпческой поверхности стенки. Кривые 1 показывают изменение местных козффипиентов теплоотдачи. Кривые 2 и Я дают изменение средних ко- '" Ф г Г " ("2 ' ' Ф 'г зффициентов при осреднении по Л.Б формулам (6-22) в (6-2!).
Нарастанию темпеРатУРного напоРа по ' ув=г длине (Ь)0) соответствует более 3 высокие значения а, улгеныпенню г,л — —  — ~ (Ь(0) — - более низкие. при осредненни по (6-21) ! в'-.-Фг ' 2 — г4 сит от переменности температу- е/1 ФФ" дачи в случае (,=сопз1. Этот амвон относится как к линейному, так и к степенному закону изменения температуры стенки (температурного напора]. г.х пеивход ламмнаэного пчанмя н гж вхлвнтнов Переход ламинарного течения в турбуленмюе происходит на некотором участке (рис. 7-0). Течение на этом участке имеет нестабильньп) характер н называется переходныы.
Законы теплообмеиа при ламинарном н турбулентном режимах развичиы, поэтому определение их граншт имеет большое значение. О режиме течения судят по критическим значениям числа Рейнозьдса Шх.м г где х — ирода. ьная координата, отсчитываемая от передней кромки поверхности. Зная Кемк и Ке„ээ мозкпо рассчитать значения х рг н х„р, определяюшие ыютветсшенно начало разрушении ламинарпого слоя и помо 1 явление устойчивого турбулентного течения. Опыты показывают, что пе- 1 " ,.О -" ',',,', реход к турбулентному течению мо- — е жег иметь место прн значениях Къ„= 'Ъ~-. ' 4 , ††мех„р/т примерно от !Оь до 4 ° 1(Д игг Координаты х,э, и х,э, аависят от ряда фаяторое з ь „'",з „,з г Па переход в.чишог такие харак- пень (интенсивность) турбулентности, масштаб турбулевтностн, частота пульсацвй. При ускорении потока (др/Ох<О, конфузорное течение) переход затягивается, при замедлении (др(дхт>О, диффузорное течение)— иасттпает при меньших значениях х (или Ке,) .
Помимо параметров внешнего потока на переход из ламянарной формы течении в турбулентную влиягот параметры, в той мзи иной степеяи связанные с омываемйм телом. Значения Кезчк и Ке,че зависят от интенсивности теплоабмена, от волнистостн, шероховатости омываемой поверхности, улобсобтекаемости перелией кромки пластины, вибрации тела.
Некоторые фа|егоры взаимосвязаны. На рнс. 7-7 представлена зависимость критических шзсел Рейпольдса от степени турбулентности набегаюшего потока Тн, определяемой выражением ~'- -ч -з (м зг и„' -1- ь 1 Тн = где ю, ш, ш — средаие во времени квадраты трех составляющих пуль- т з ч салий скоростиг ы„— скорость внепжего потока. При сравнительно малых значениях Тн переход не зависит от степени турбулентности внешнего потока, а определяется характеристиками самого ламинарного слоя (его устойчивостью). Увеличение Тн приводит к уменьшению Кека. На практике сечение перехода мозкно определить, в частности, по изменению распрсделения осредневной во времени скорости Ы (у). Прн турбулентном тсчеаии к резко увеличивае~ся вблизи стенки; на 190 удалении от нее ю (р) становится более выровненной. Выравнивание объясняется турбулентным переносои количества дни>кения.
Двинь>е о критических числах Рейнольдса в основном получены в опытах с воздухом. Если Та<0.1>)>, значение нижнего критического числа Рейвальдса йещ> не зависит от степени турбулентности набегающего потока и лля изотермпческого течения равно 3,1-10' (Л. 51, 52). По данным Л. М. Зысиной-Моложеи для случая продольного бвзградвептншо омывания пластины воздушным потоком зависимость йерр> от Та и температурного фактора Т )Тр ма>нет быть описана уравпшп!см йе,>и=3,1 10*в>(Тп)ф(Т /Тр) > ! р '." са г лв гг йерр> —.- йе,рз =.
йеррю 10'. 191 здесь Ч(Тп) =! при Та<0,12г ; >Г=023Тп >', если То=0,12 — 1,Ов >при 'Тв>1,0> ; Г= — 0,2ЗТп — ' ". Функция >у определяется уравнениеы ф= =(Т,.~Тр) — ™, где 7р, Тр — соответственна температуры стенки и набегающего потока. Такое существенное влияние температурного фактора обьясняется увеличением вязкости газа с увели >ением температуры и, как следствие, замедлением течения у стенка с ростом Т,.)Т, (рис. 7-3).
Замедление тш>ения у стенка при неизменной скорости на удалении способ- , рге,. ствует потере устойчивости потока, поавленшо дополнительного двпже- у ния, направленного поперек основного течения вдоль пластины. По данным (Л. 52) йе рт щ),4йер> при Тп(О!Р>>а и йеррз-' =1,5йс„, при Тп)0,6% (изатерии- ЧЕСКОЕ бЕаГРаДИЕитнас тЕЧЕЦИЕ РВ т-т. 3>МЧМПМ Цв,р, В Нв,р, В Раза вдоль пластины). свкаств аг стещвв тура>левтвесп> ва Течение в переходной области Сргаююеге ва власику ваимз. не являетсн стабильным.
Турбулентвость появляется в некоторой части пограничного слоя, затем турбулентно текущая жидкость уносится патокам. Смена ламннарных и турбулентных состояний течения происходит через неравномерные проме. жутки времени. Такое перемежающееся течение характеризуют к о э ффнцнентом переме>каемости ы. Коэффициент аеремежаемости указывает, какую дол>а нека>арап> промежутка времени в определенной области жидкости существует турбулеатное течение. Следовательно, коэффициент гр= ! означает, чта течение все время турбулентное, а козффипиент ы=-0 показывает, что течение все время ламивараое. Таким образам, граничные значения х„р> и хр>в приобретают характер осредненных во времени значений.
Большое количество влияющих факторов и отсутствие сведений о значении Тп в промышленных установках затрудняют точное определение сечений перехода. Поэтому в расчетной практике отрезок бх= =« >и — хрел часто заменяют точкой, а критическое значение йе апенина>от приближенно па данным опытов. При достаточна удабообтекаемой передней кромке пластины мшкно нринять, что г-3. ТиллООгдлча лэн туРБулентнОм ОогулннчнОм слОи Перенос теплоты н количества движения поперек турбулентного пограничного слоя может быть описав уравнениями (4-42) и (4-43): 4=- — (Л+Д,) — =-- — (Д+ У эгг)— дт дг ду ду =(Р-Ф ) —" = (Р+ Уч) — ". дм„ дм„ ду ' ду Запишем!эти уравнения в следующем виде! (7-(ог) (7-16) здесь через Ргт обозвачено отношение ш/еч.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
