Теплопередача (Исаченко В. П. Осипова В. А. А. Сукомел С.) (555295), страница 54
Текст из файла (страница 54)
Понятие козффнциента аккомодации используют также для характеристики энергообмена совокупности молекул. В этом случае в уравнении (!1-28) под Е, Е, и Е, подразумеваются не энергии одиночной ьшлекулы, а стютветствующне знергии совокупности молекул. учитывая, что температура газа рассматривается как величина, пропорциональная средней кинетической энергии сопокупноств молекулез, часто вместо (!1-28) полагают: (! 1-29) Переход пт определения (!1-28) к опрепеленннт (!1-29) является оправданным для одноатомногп идеального газа; для других газов этот переход следует с ~нтать приближенным приемом. Как следует иа определения коэффициента аккомодацнн, его значение зависит от температуры поверхности тела и разности температур ' Прн знффузно н лусканов ззотнссть потока мо екуз мекснмззм~а в нзпрзвзе.
орм льном к тесу. Позмвмт, то возноси патока мслекутз в оронзвсзьвом взпра еспнн по усферм рз вв Г соз Р, гпе 1 — пвопксть потока е нвпрмппме ноРмавн;  — утоз. англо мвзсмна ст кзпрзвзп в норме н тс у. Темоервтур» Ть шаврин~во в знертет псквз енннвпвх, например нмоузак, сваю з с темртерзтуроа Т, пзм репнов «е нзз, пкпно енн Т,=-ЗТ. Зне ь З вЂ” остозвввв Возшмввн, чнсзенно рвы~а» 1,88.10™ Лжец.
газа и поверхности илн, точнее говоря, от разности энергии падагощих молекул и той энергии, которую имели бы молекулы газа при температуре поверхности. Коэффициент аккомодапии зависит от природм газа и поверхности, на которой происходит аккомодация. Как показывают исследования, коэффициент аккомодашш зависит ат давления в потоке газа, его скорости относительно стенюг, наличия на этан стенке адсорбнроваиного газа (что ао гыюгом зависит от предысторнн процесса). Вероятность адсорбцни и ее время зависят от количества папающнх На поверхность молекул, так как от последних зависит состояние адсорбнрованных своев.
Все это создает большие трудноств для опрелеления коэффгщиептов аккомодапни. Трудности теоретического исследования усугубляются недостаточным знанием структуры поверхношных слоев твердых и дгидких тел. В настоящее время у определяют экспериментальным пугем Полученные значения у лежат в пределах примерно от 0,02 до 1. Современные исследования чаще приводят к результатам, согласно которым коэффициент аккомодацни близок к единице.
Удары молекул о поверхность тела приводят также к обмену количеством движения между молекулами и стенкой. Этот обмен характеризуют коэффициентом о блесна количеств а д виже и на й Согласно определению иг — мг зг (!1-30) здесь с„, — составляющая скорости падающей молекулы, направленная вдоль стенки; с*ч — та же составляющая, но после отражения молекулы (стенка считается неподвижной); т — масса молекулы. Практически ) опрелеляется только для большого числа молекул, рассматриваемых одновременно. В случае зеркального отражения с „=-с, з и )=О. В случае диффузной реэмиссии в среднеы для молекул г ь=О и, следовательно, в среднем 1=1.
При частично зеркальном и частично диффузном отражении козффнциепг обмена количеством движении имеет значение межпу Он!. Коэффициент й иах и коэффициент аккомопации у, зависит от большого количества факторов, отражаюц!нх конкретные условия взаимодействия молекул газа со стенкой. В частностн, ) зависит от природы газа и приропы стенки, скорости газового потока как целого и других факторов. Дискретное строение газа и связанный с этим характер взавмодействия молехул со стенкой приводит, «ак отмечалось рансе, к скачку температур и скачку скорости (скольжениго) на поверхности тела.
Скольжение газа вдоль стенок объясняется большой длиной свободного пробега по сравнению с характерными размерами тела. В отличие от плотного газа молекулы разредгенного могут не иметь соударений с другими молекуламн нли число соударений будет сиодиться к минимуму. Вследствие этого молекулы газа, подлетагощне из поюка к стенке, илгеют,тангенциальные составляющие скорости, в среднем не равные нулю. Однако молекулы, исхолящие от стенки, могут разлетаться в разные стороны беспорялочио; касательная составляющая нх скорости в среднем будет ранна нулю.
Поэтому среднее значение касательной скорости всех молекул у стенки (и подлетающих, и улетающих) не равно нулю и наблюдается кажущееся скольжение газа вдоль 200 стенки. В газах, находящихся под обычным давлением, средняя пляпа свободного пробега молекул мала и скольжение практически не проявляется. Аналогично может быть объяснен и скачок температур у поверхности тела, омываемого потоком разреженного газа Молекулы сильно разреженного газа, подлетающие к стенке.
из-за отсутствия выравниввюпгсго действия глв Т соударений лр>г с другом в среднем мог>т иметь температуру, знйчнтельно отличающуюся от температуры поверхности тела. Адсорбированные молекулы, испускаемые стенкой, ° ' с могут иметь в среднем температуру, близкую (или равную) теьшературе стенки. В резуль- иф тате в пристенном слое средняя температура У газа не равна температуре поверхности стенки. Лля опрелеления скачка скорости и скач- Рзс. 1!иа ск„;„скмссш ка температур предложен ряд формуд Все к текпевачувы у везегхасоии получены прн определенных допущениях и в силу этого пе могут считаться стропгми. Эти формулы ыогут быть записаны в следующем виде: (1! -31) дт„=с,! ( — '„' ) [11-32) здесь юьк и А҄— скачки скорости и температуры нв стенке (рис.
11-10). Предполагается. что скорость н тсывсратура гвменяются только в ма- правленни осн Оу (Л. 200). ((озффггцненты с, я сз отражают конкретные условия взаимодействия газа со стенкой. Согласно некоторым эпемен- тарным вывопаы кинетической теории х — 1 с,= — —, где ) - козффзцнент обмена количеспюм движения. Проязвсдение сгу называется коэффициентом скольже- н и я; его едвннцей нзыерення, как следует из >равнеивя (11-31), явля- ется единица длины.
Для сз предложен ряд выражений, в частности 2 — т ва ! с,=- — й — —, т +! Рг' где у — коэффициент аккомодацин; А=се!с,— отношение удельных теп.чоеыкосшй при постоянных давлении и объев~с. Поскольку коэффициенты с, и сз зависят от ) и у, а последние в свою очередь зависят от большого количества факторов, очень труд- но теоретически определгпь точные значения с, и сз.
Поэтоыу коэффи- циенты с, н сз опредсляются и экспериментально. Прн 1 — ьО из уравнений (11-31) и (11-32) следует, что югк — ьо и бу с — ьо. Поскольку у плотных газов Т может быть очень малой, но все же отличной от нуля, граничные условия м, =0 и АТ, О, принятые ранее и' 259 для континуума, выполняются, очевидно, только прнближенно, хотя и с приемлемой для практики точностью. Аэродинаюнческая степень разрежения газа как степень его отклонения от состояния континуума определяетса, как отмечалось ранее, числом Кнудсена Кп=†.(г(ь где У в средняя длина свободного пробега молекул; 1з — характерный размер Если Кп<0,001, то газ можно рассыатрнвать как *плогниуго среду (континуум) и применять для раскта ранее полученные уравнения Если Кп>10, то газ рассматривают как свободный молекуля р ны й поток. В зтоы случае для расчета течения н тсплообмсна используют уравнения кинетической теории газов При Кп<0,001 ыежл~олекулярные столкнпвения преобладакгг над столкновениями со стенками, При свободном молекулярном течении, напротив, столкновения со сгенками преобладают над столкновениями между л~олекулалги.
При значениях параметра Кнудсена, заключенных между ! 0-з и 10, разреженный газ не может рассматриваться ни кэк совершенно сплошная среда, нн как своболный молекулярный поток В этой области различают два режима; течение со скольжением (10-'< <Кп<1) н переходный режим (1<Кп<10). Переход от течения сплопгной срелы к свободному молекулярному течению происходит постепенно Поэтому указанные граничные значения числа Кп в значительной степени являются утловныьги.
Например, считают, что дли «ыпуклого тела свободныи молекулярный режвм должен наступать прн значениях числа Кп, более низких, пел~ для аналогичного тела, но вогнутого. Свободный молекулярный поток. Теплоотдача в свободноы молекулярном потоке может быть рассчитана на основе киветической теории газов Приведенные в этом параграфе результаты получены в предположении, что молекулы газа, падающие на поверхнссть тела, не имеют соударений с стлетзюнсими молекулами. Поэтому считают, что в газе имеет место максвелловское распределение скоростей теплового движзння ьголекул газа, на которое накладывается макроскопи геская скорость газового потока, Энергия падающих на стенку молекул определяется при этом с учетом как макроскопической скорости, так и скорости теплового движения молекул.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
