Григорьев В.А., Зорина В.М. - Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент. Справочник (1982) (1062114), страница 123
Текст из файла (страница 123)
Методы решения системы уравнений рассмотрены в [65[. з.зло.' методы опэеделедня коэвэнцнентов теплоотдлчи Местные козффипиеиты теплоотдачи а вводятся по определению как коэффициенты пропорциональности в соотношении д«2с = сг (гс — сж) г(Р. (8 98) где 1, — температура элемента поверхности дг'; Гж — расчетная температура жидкости. При теяении в трубах обычно используют среднемассовую температуру йж однако в качестве гж может быть пРипита н температура на входе в трубу. При внешнем обтекании тел используют адиабатную температуру стенки (.«(сходную по смыслу величину используют также' при течении в трубах жидкости с внутренними источниками теплоты).
При фазовых превращениях (кипении и конденсации) в качестве г обычно принимают температуру насыщения бь Экспериментальное определение коэффициентов теплоотдачи сводится к измерению плотностей теплового потока д», температуры стенки Гь и величин, принимаемых в качестве бж В каналах с поперечным сечением сложной геометрической формы может оказаться, что местные значения 1, иа части периметра будут ниже значений среднемассовой температуры йю а на остальных — выше ее.
В таком случае коэффициенты теплоотдачи следует рассматривать' как условные расчетные величины . или же' использовать вместо г значения температуры на входе в трубу гж. 428 Методы экспериментального изучении тепло- и миссообмена Рэзд, 8 Точность получаемых значений коэффи. циентов теплоотдачи определяется точностью измерения величин д„ 1.
И (и, причем основным источником погрешностей являются погрешности в определении Лг= Г, †. в.зле методы исследования кннтических тепловых потоков нрн кипении жидкости Методы исследования критических тепловых потоков различны в зависимости от способа обогрева. При создании теплового патока с помощью вспомогательной жидкости, ат которой теплота к кипящей жидкости передается через стенку (пластину или стержень, теплоизалированный с боковой поверхности), регулируемой величиной является тем. пературный напор М=㫠— 1.. Для измерения у« на поверхности кипения в стенке закладывают термопары, т.
в стенку используют как тепломер., Для обогрева удобно использовать конденсирующийся парр путем изменения давления конденсирующегося пара регулируют зиаченке М. В опытах апределяют зависимость 4«(Л1) или а(М) (так называемые «кривые кипения»). По графическим зависимостям (обычно в логарифмических координатах) определяют д«р, и д«р» н соответствующие им значения темпрратурных напоров. ' При электрическом обогреве регулируемой (задаваемой) величиной является плотность теплового потока д«. При кипении в условиях большого объема поверхностямн теплообмена служат либо пластинки, проволочки, трубки, по которым пропускается электрический ток, либо торец стержня, на другом конце которого размещается изолированный ат нега электрический нагрева.тель.
В первом случае тепловой патон определяется по выделяемой мощности, во втором стержень может использоваться как тепломер. Критический тепловой поток д,ю определяют хак то значение д«, при котором резко возрастает температура поверхности теплообмеяа. Кризису кипения предшествует изменение характера шума, генерирующегося в объеме. Акустические методы исследования кризиса кипения описаны в (64). Измеряемые значения д«р зависят ат материалов и состояния поверхности. В процессе нипения происходит так называемая приработка .поверхности, поэтому при представлении результатов необходимо указы. вать условия проведения опытов.
При иссле'довании кризиса кипения на поверхностях, покрытых отложениями, необходимы опытные данные по составу отложений, нх структуре и толщине. При кипении жидкости в трубах кризис теплообмена возникает на выходном конце трубы Критическому тепловому потоку д,р соответствует массовое паросодержание (иля относительная эитальпня потока) х„р, Опыты по определению 9«р проводят двумя способами: либо наращивая значения у,, либо изменяя другие режимные параметры (например, увеличивая энтальпию потока иа входе в трубу). О наступлении кризиса теплообмена судят по различным признакам: внезапному пережогу стенки, резкому увеличению температуры стенки, появлению па стенке трубы.
красного пятна (26, 67). Удобным является определение д«р с помощью мостовой электрической схемы. К средней части трубы приваривают измерительный провод, который образует вершину измерительной диагонали мааса. Повышение температуры стенки прн кризисе приводит к разбалансу моста. Сочетание режимных па. раметров в момент разбаланса принимается за нрнтическое, Кризису теплообмена предшествует появление пульсаций температуры стенки и давления, которые записываются осциллографом. дкзз.
методы Определения местных и СРЕДНИХ КОЭФФИЦИЕНТОВ СОПРОТИВЛЕНИЕ трение При внешнем обтекании тгл местные с» н средние сг коэффициенты сопротивления трения определяются в соответствии с соотношениями с = 2т /(р„в~ ); (8. 99) с) = 2 тс)'(р шз ), (8.100) гда р ,и и — плотность и скорОсть набегающего потока. Наиболее точным является определение касательного напряжения на стенке т, ве. совым способом (метод «плавающего элемента», рис.
8.34): та=-7«тр!ЛР, (8.10!) где )У«р — сила трения", ЛР— площадь поверхности элемента. Измерение Л', производится либо с помощью аэродинамйческнх весов, либо методами тензометрнрования (3, 331. Любой перекос элемента относительно поверхности тела вызывает дополнительное сяловое,воздействие со стороны потока. Связанные с этны погрешности измерения устраняют следующим приемом. Фиксируют начальное положение элемента при Лг«р — — 0 (в отсутствие течения).
Затем к элементу прикладывают силу от аэродинамических вссов 1«'„направленную навстречу силе 1«рр. Значение «У« ре. гулируют так, чтобы злемент находился в первоначальном состоянии. Значение Л',р определяют из равенства Л',р=У, Определение т, можно производить, используя поверхностные насадки (трубки) (рис. 8,35, и). По показаниям трубки определшат скорость ш, которую относят к «эффективному центру» приемного отверстия трубка у,э (см. п. 8.2.3). Значения т« рассчитывают по формуле тс = рш/У»Ф (8.102) где р — динамическая вязкость.
Предполагается, чта трубка находнтсн в слое жидкости с линейным распределением й,й:З Методы экспериментального исследования тепло- и 'лассооблеио 429 Рис, 8.34. Измерение касательного напряжения по методу «ялаваюшего элемента». à — поверхность тела; у — «плавающий алемент» (Лнсв); 3-нружнны; Š— устройство контроля аа перемещением. скорости. В турбулентных потоках это пред-. положение может не выполняться, В этих случдях применяют трубки круглого поперечного сечения, лежащие на поверхности тела (рис. 8.35, б). Градуировочная характеристика такой трубки представляется в виде зависиьгоатп для безразмерных комплексов. Например, для трубок с иг)» 0,6 и при 18 Р)5, где Р=(Р» — Р)ЙЧ(4ру'), зависимость имеет вид [3): 7 18 [тс б'/(брут)) = 2,604+ — 15 Р, (8.
103) 8 Рис. 8.38. Схема измерения перепада дав- ления при течении жидкости в трубе. тического давления, для чего в стенках трубы. выполняют отборы давления, которые импульсными трубкамн сообщаются с измерителями давления или перепадов давления (рис. 8.36). Средний иа участке Е коэффициент сопротивления трения Е $ =(ДР-Дру-ДР,) 2д о (8. 105) Рис. 8.35. Поверхностные трубки для изме- рения касательного напряжения.
а — перемещаемая трубка; б — круглая трубка, аежащав на поверхвостн тела. где д — внутренний диаметр трубки; р и у — плотность и кииематическая вязкость жидкости. Значения те могут быть также вычислены на основании измеренных полей скорости и плотности по интегральному соотношению для пограничного слоя: то е(6 * 1 диг о + т (26»е [ 6»)+ р, из дл и а[л + — — бе*, (8.
104) ир1 Рг где 6' и 6»е — толщины вытеснения и потери импульса (см. п. 1.8.2); р, и и| — плотность и скорость на внешней границе погра. пичного слоя. Прн движении жидкости з трубах измеряют распределение по длине трубы ста- где Лр -измеряемая разность давления; ДРт=рш(ю» — ш,) — изменеаие давлении вследствие ускорения (нли замедления) по- Е тока; Др;= ~ д»ре(з — гидростатическое 2 давление; ю= ) рюад[/Π— скорость, осредг пенная по сечению трубы 1; Р= )рд[/[— средняя по сечению трубы плотиостзб д,— проекция вектора ускорения. Величины ю обычно заменяют иа ю =ОЯрм), а Р иа Р, что вносит условность в определяемые значения $.
Для газовых потоков формула (8.105) записывается с использованием газодинамических фуякций. Измерение перепадов давления Др часто производят с помощью П-образного (или П-образного) дифференциального манометра, заполненного измерительной жидкостью с плотростью Р„. Для этого случая в формуле (8.105) производится подстановка ДР Дрг = Ы(рм — Ре) Д)т Е Ы(ре — Рж)ДН* (8.106) где ДД вЂ” разность уровней в манометре; ДН вЂ” проекция участка Е трубы на верти- /(30 Сливок литературы Равд, 8 кальную осгк р» †средн на участке Е плотность рабочей жидкости; рз — средняя по высоте плотность рабочей жидкости в вертикальном участке импульсной трубки. Знак плюс относится к подъемному течению, знак минус — к опускному.
Предполагается, что плотность в обеих импульсных трубках одинакова. Несоблюдение этого условия может вызвать существенные погрешности в измеряемых значениях $. Для устранения этих погрешностей необходимо участки импульсных трубок с различной температурой прокладывать горизонтальна или же их термостатировать. На точность определения $ больше влияние оказывает точность определения внутреднего диаметра трубы й, так как Е— йй Значения й определяют в специальных опытах с заливкой вертикально расположенной трубы водой (воду слегка подсаливают).
Количество залитой воды определяют либо взвешиванием на аналкгических весах, либо объемным методом по откалибровзнной емкости. Разность уровней воды иа участке трубы определяют щупами-элентродами. З.З.!3. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ хлвяктегистик млссоовменл Коэффициенты массообмена (1 вводятся по определению как коэффициенты пропорциональности в соотношении 7 = [) (с — с ) ЛР, (8.!07) где 7 — поток массы примеси в основном потокц приходящийся на площадку ЛЕ поверхности массообмеиа; с ' и с» — концентрации переносимого компонента !|а уда.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
