Адиутори Е.Ф. - Новые методы в теплопередаче (1062108), страница 39
Текст из файла (страница 39)
9.15 и 9.16. Решением задачи 4 является кривая, изображенная на фиг. 9.17. Из фиг. 9.17 следует, что влияние области а -Ь на фиг. 9.12 проявляется в колебаниях расхода при частотах вращения насоса. 180 — 340. Фиг. 9.15. Изменение во времени й' с фиг. 9.14. Фиг. 9.16. Изменение во времени Р п с фиг. 9.14. Ф и г. 9.17. Гидродинамическая характеристика системы в задаче 4. Фиг. 9.19. График зависимости Р1 Ю (задача 2). Глава 9 220 Фиг. %.19. График зависимости Р1М)(задача 3). о гоо воо боо Фиг. 9.20. График зависимости Р пр)М) (задача 4).
Задача 5 Определить функцию РМ для задач 2-4 (Р относится к Р а „ сопр)' 221 Дияамика Анализ Информшщя о Р,.(А(,) в задачах 2-4 содержится на фиг. 9.6,9,9 н 9.13. Эта информация в требуемойформе предртавлена на фиг. 9.18-9.20. НЕСТА11ИОНАРНАЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКАЯ НЕУСТОЙЧИВОСТЬ Гидродинамические системы могут удовлетворить критерию (9.2) и все же обладать нестационарной неустойчивостью. Мы не рассматриваем здесь этот тип неустойчивости, поскольку он не имеет аналогий в теплодинамике. Как мы отметили в гл.
8, теплодинамические системы обязательно обладают нестационарной неустойчивостью, если прогекакшше в них процессы удовлетворяют условиям стационарной устойчивости. Поэтому обсуждение вопросов нестационарной гидродинамической неустойчивости не будет содействовать изучению теплодинамики и, следовательно,мы его не приводим. ТЕПЛОДИНАМИКА Теплодииамика реальных систем полностью идентична гидродинамике несжимаемой жидкости в малоинерционных системах, таких как приведенная на фиг.
9.1 и рассмотренная в задачах '1-5. Действительно, весь анализ и расчет гидродинамических процессов легко преобразовать на случай теплодинамических процессов. Такое преобразование требует лишь следующих замен: 1. Слова "гидро" словом "тепло".
2. Гидродинамической системы, представленной на фиг. 9.1, тепловой, описанной в примере 1 гл. 8 (стр 194). 3. Насоса теплодинамической установкой выше по потоку от поверхности кипения. 4. Внешней по отношению к насосу системы теплодинамической установкой ниже по потоку от поверхности кипения. расп на (~ подв Рсопр на (2 отв дРускор на шаккум' 6. 1Р на Т ь!' ' паров. объема' 8. Замены системы регулирования частоты вращения А( системой Регулирования температуры Т ар Глааа 9 222 Сучетсм этих замен уравнения (9.1) †(9.4) примут следующий вид (9.5) (9.6) ~пода ~ (зотв* (9.7) (з пода = ~ отв + (~ аккум (9.8) ат„» (»пода»ть~» ат„.» Т~1 т„1 а,»т„.» ат;» тн1 тж» (фиг. 9.4), (фиг.
9 5), (фиг. 9.6», (фиг. 9.7), (ф .9.8), (фиг. 9.9), (фиг. 9.10), (фиг. 9.11), (фиг. 9.12), (фиг. 9.13), (фиг. 9.14), (фиг. 9.15), (фиг 9.16), (фиг. 9.17), (фиг. 9.18), т,.(т» о отв» Ть ~» (»1 т;» (»отв»ть~» ть,.И» ~отв( ть;1т„1 »тк» Аналогично осуществляются преобразованиа координат. На фиг.9.2- 9.20 вводятся следующие координаты: Я ~ 1 Ть;1 (фиг.'9.2), (» в»ть!'» (фиг. 9.3), 223 Дииажика Я1 Т 1 (фиг. 9.19), Я1 Т„1 (фиг. 9.20).
Следует отметить, что фиг. 9.18-9.20 описывают теплодинамические процессы в теплодинамических системах. Читателю рекомендуется самостоятельно пресбразовать, как это было описано выше, анализ и расчет гидродинамических процессов в анализ и расчет теплодинамических процессов, другими словами, с карандашом в руках произвести соответствующие преобразования в гидродинамических вариантах и внести, где это требуется, другие незначительные изменения.
Зто должно привести к пониманию тепло- динамики и строгой аналогии между течениями жидкости и тепла, а также к признанию необходимости изменения общего названия "теплопередача" на общее название "течение тепла". Задача 3 и новая кривая кипения в большом объеме Теплодинамический вариант задачи 3, очевидно, относится к кривой кипения в большом обьеме большинства жидкостей. (Отметим подобие кривых, представленных на фиг. 9.8 (задача 3) и фиг. 7.12.) Теплодинамический вариант фиг. 9.19 описывает динамический режим в котле с паровым обогревом, в котором тепло воспринимается обычной жидкостью. Важно отметить, что тепловая неустойчивость установки приводит к явно выраженному гистерезису на кривой Я Т,1 даже если кривая кипения, т.е.()1 Т ,1, не имеет гистерезиса. Наличие или отсутствие заметного гистерезиса на кривой Я1 Т зч является конкретным доказательством того, находится или не находится установка в состоянии тепловой устойчивости "во всех точках кривой кипения".
(Интересно отметить, что в нескольких работах, опубликованных после моей статьи по тепловой устойчивости, соверщенно не был рассмотрен этот важный момент и поэтому не было убедительно показано, находились или не находились описанные в них установки в состоянии тепловой устойчивости "во всех точках кривой кипения".) Котел, использованный Беренсоном [Ц, подобен котлу в тепло- динамическом варианте задачи 3 тем, что в нем применялся паровой обогрев и температура пара могла изменяться более или менее независимо.
Относительно гистерезиса, Беренсон пишет: Глава 9 224 "Обычно, чтобы определить точность измерений и установить наличие гистерезиса на кривой кипения, измерения выполнялись от точки к точке как в случае увеличения, так и в случае умещ„ щения разности температур". Экспериментальные данные, на основании которых построена кривая Беренсона, т.е, Я! Ть,.1, не указывают на существование гистерезиса на этой кривой. Но факт присутствия в его результатах очень малого количества данных для области переходного кипения позволяет предположить, что для его котла существует явно выраженный гистерезис на кривой О1Т, ~ и, следовательно, в переходной области его котел обычно находился в состоянии тепловой неустойчивости.
К сожалению, Беренсон не привел экспериментальных данных для построения кривой Щ Т„1, а также не обсуждал и даже не упоминал о гистерезисе при описании своего котла. Эта информация представила бы простые и неопровержимые доказательства того, находился ли его котел в состоянии тепловой устойчивости во всех точках кривой кипения или нет. Причина, по которой эти ключевые данные были опущены, становится ясной, если учесть, что в то время проблема тепловой устойчивости еще не была изучена. Задача 4 и кривая кипения для жидких металлов Теплодинамический вариант задачи 4, очевидно, относится к кривой кипения жидких металлов, общий вид которой был приведен без доказательства в гл.
7.(Отметим подобие кривых, представленных на фиг. 7.13 и 9.12.) Теплодинамический вариант фиг. 9.20 описывает теплодинамический режим котла, наполненного жидкостью, имеющей такую кривую кипения. Теплодинамические варианты фиг. 9.14 в 9.16 описывают вид функции Я и Т ,. в переходном состоянии в области а -Ь. Верхняя часть петли, йзображенной на фиг.
9.14, приходится на область с кипением, нижняя — на область без кипения, т.е. течение тепла в области, соответствующей нижней части петли, осуществляется за счет свободной конвекции на поверхности раздела и испарения на свободной поверхности. Если читатель сопоставит фиг. 9.14- 9.16 и 9.20 с результатами измерений, представленных в работах[ 2, 3], то обнаружит между ними большое сходство. Это должно привести читателя к верному выводу, что такое подобие обосновывает и подтверждает нали- 225 Динамика чие у жидких металлов кривой кипения, напоминающей представлен- ную на фиг. 7ЛЗ, вид которой был принят без доказательства.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ В этой главе излагается предмет теплодинамики и показывается, что она является простой в математическом смысле дисциплиной. Даже если теплодинамика совершенно чужда старой теплопередаче, то все равно она настолько близка к гидродинамике, что каждый, кто знаком с последней, легко усвоит теплодинамику. В этой главе показано, что "тепло" действительно "течет",т.е. процесс переноса тепла может быть просто и успешно описан, если рассматривать и анализировать его так, как будто на самом деле происходит "течение" "тепла".
Наконец, в этой главе предлагается общее название новой науке, изложенной в данной книге, — "течение тепла". ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ Возможно, наиболее трудным моментом этой главы является осознание того факта, что вопросы динамики и устойчивости реальных установок могут быть решены так же просто, как описано здесь, что сверхсложный математический аппарат, обычно применяемый в старой теории теплопередачи, не нужен для понимания или успешного рассмотрения тепло- и гидродинамики вообще и проблем устойчивости в частности.
Хотя я не исследовал всех возможных типов неустойчивости, которые могут иметь и имеют место в реальных тепловых и гидродинамических системах, я упомянул о них, а мой непосредственный опыт свидетельствует, что все они могут быть изучены на основе такого же несложного математического аппарата, как и примененный в гл. 4, 8 и 9. Анализ, проведенный в этой главе, посвящен в основном исследованию тепловых процессов, происходящих в большом объеме. Но такие системы можно рассматривать, как элементарные участки теплодинамических аппаратов с вынужденной конвекцией.
В этом смысле данная глава посвящена анализу процессов в установках с вынужденной конвекшяей, и в действительности мы уклонились только от решения второстепенной задачи — интегрирования, но не от решения основной задачи — описания процессов в установках с вынужденной конвекцией. Глава 9 226 В работах (4 и 5)ц довольно подробно рассматриваются динамические процессы в теплообменных аппаратах с вынужденной конвекцией. Обозначения М вЂ” частота вращения насоса; Р— давление; Тз — температура в паровом объеме; (чгтщ — стационарный расход жидкости.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
