Теплопередача (Исаченко В. П. Осипова В. А. А. Сукомел С.) (555295), страница 38
Текст из файла (страница 38)
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. Величину Ргт называют турбулентным числом Прандтли.
Как показано в $4*, кинематнческне коэффициенты турбулеатного переноса теплоты и колнчестаа движения г и а. зависят от параметров процесса турбулентного течения. Вследствпе этого в общем случае турбулентное число Прведтля также может являться параметром процесса. С учетом (7-15) и (7-!6) дифференциальяые уравнения энергии (4-44) и движения (4-45) для турбулентного пограничного слоя примут вид: Если Рг= ! (а=т) к Рг,= 1, то уравнении (7-17) в (7-!8) становятся идентичными.
В этом случае при вдентичиых граничных условиях поля температуры б и сяоростн ю будут подобны. Чтобы проинтегрировать уравнения (7-!7) и (7-18), необходимо иметь сведения о коэффициентах турбулентного переноса теплоты и количества движекия. Можно воспользоваться интегродифференцивльными уравнениями (7-3) и (7-5), но для етого необходимо знать, в частности, распределения скорости и температуры в турбулентном потоке. Для создания совершенных расчетных формул необходимо сочетание теоретических и эксперриентальпыз методов нсследоваивя, позволиющих проникнуть в мехкйизм турбулентного перепаса теплоты и количества движения при различных условиях течения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
