Главная » Просмотр файлов » Rohsenow W., Hartnett J., Young Cho. Handbook of Heat Transfer

Rohsenow W., Hartnett J., Young Cho. Handbook of Heat Transfer (776121), страница 8

Файл №776121 Rohsenow W., Hartnett J., Young Cho. Handbook of Heat Transfer (Rohsenow W., Hartnett J., Young Cho. Handbook of Heat Transfer) 8 страницаRohsenow W., Hartnett J., Young Cho. Handbook of Heat Transfer (776121) страница 82017-06-17СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 8)

pV)V -VPrate of increaseof momentumper unitvolumerate ofmomentum gainby convectionper unit volumepressure forceon element perunit volume+V. x+rate ofmomentum gainby viscoustransfer per unitvolumepg(1.43)gravitationalforce on elementper unit volumeEquation 1.43 may be rearranged, with the help of the equation of continuity, to giveDVp - - ~ = - V P + V . x + pg(1.44)The last equation is a statement of Newton's second law of motion in the form mass x acceleration = s u m o f forces.These two forms of the equation of motion (Eqs. 1.43 and 1.44), correspond to the two formsof the equation of continuity (Eqs.

1.40 and 1.41). As indicated, the only body force included inEqs. 1.43 and 1.44 is gravity. In general, electromagnetic forces may also act on a fluid.The scalar components of Eq. 1.44 are listed in Table 1.3 and the components of the stresstensor x are given in Table 1.4.For the flow of a newtonian fluid with varying density but constant viscosity/.t, Eq.

1.44becomesDV1p - ~ = - V P + ff ktV(V • V) +/.tV2V + pg(1.45)If p and ILt are constant, Eq. 1.44 may be simplified by means of the equation of continuity(V • V = 0) for a newtonian fluid to giveDVp~= - V P + ~.I,V2'V -]- pg(1.46)This is the famous Navier-Stokes equation in vector form. The scalar components of Eq. 1.46are given in Table 1.5.For V • x = 0, Eq. 1.44 reduces to Euler's equation:DVp - - ~ = - V P + pg(1.47)which is applicable for describing flow systems in which viscous effects are relatively unimportant.As mentioned before, there is a subset of flow problems, called natural convection, wherethe flow pattern is due to buoyant forces caused by temperature differences. Such buoyantforces are proportional to the coefficient of thermal expansion 13, defined as:13=-p~,(1.48)where T is absolute temperature.

Using an approximation that applies to low fluid velocitiesand small temperature variations, it can be shown [9-11] thatV P - pg = p[Sg(T- Too)(1.49)BASIC CONCEPTS OF HEAT TRANSFER1.15Then Eq. 1.44 becomesDVp - - ~ = V . x - p~g(T- Too)(1.50)buoyant forceon element perunit volumeThe above equation of motion is used for setting up problems in natural convection when theambient temperature T= may be defined.The Energy EquationFor a stationary volume element through which a pure fluid is flowing, the energy equationreads3~)-"~"p ( u + 1//2V2) = - V rate of gain ofenergy per unitvolumep V ( u + 1/2V2) -rate of energy inputper unit volume byconvectionV"q"+rate of energy inputper unit volume byconductionV.

PV+rate of work doneon fluid per unitvolume bypressure forcesp(V • g)rate of work done onfluid per unit volumeby gravitational forcesV. (x. V)rate of work doneon fluid per unitvolume byviscous forces+q"(1.51)rate of heatgeneration perunit volume("source term")where u is the internal energy. The left side of this equation, which represents the rate ofaccumulation of internal and kinetic energy, does not include the potential energy of thefluid, since this form of energy is included in the work term on the right side. Equation1.51 may be rearranged, with the aid of the equations of continuity and motion, to give[10, 191Dup -~= - V • q ' - P ( V . V) + VV:'I: + q'"(1.52)A summary of VV:'~ in different coordinate systems is given in Table 1.6.

For a newtonianfluid,VV:x = BO(1.53)and values of dissipation function • in different coordinate systems are given in Table 1.7.Components of the heat flux vector q " - - k V T are given in Table 1.8 for different coordinatesystems.Often it is more convenient to work with enthalpy rather than internal energy. Using thedefinition of enthalpy, i - u + P/p, and the mass conservation equation, Eq. 1.41, Eq. 1.52 canbe rearranged to giveDiDPp - ~ = V . k V T + - - ~ + . ~ + q"(1.54)1.16CHAPTER ONETABLE 1.3Equation of Motion in Terms of Viscous Stresses (Eq. 1.44)*Rectangular coordinates (x, y, z)x direction(xx= - ~ + --ffx+-~-y+ az ]+pgxp ¥+.~+v~+w~y direction(3V3V312312)3P ~3"[,xy 3T,yy 3"r,zy Ip --~..t-u--~xq-V--~y-t-w--~Z : - - - ~ y - b \ 3x q---~y-b 3Z / qrDgyz directionP ~+~-ffx +~-ffy +WTz =-Tz + ~ x +-~y + az ]+pgzCylindrical coordinates (r, 0, z)r direction3Vr3V r 1)0 3V rp -~+Vr--~-r + r 30])2r + Vz -~Z= -- ~ r +~1 3'l;0r "g00 3Zzr1(rT'rr) + --r 30 _ mr + 3ZJ + Pgr0 direction/ 3Vo3V 0V0 3V 0VrVOP ~ - ~ + V r - ~ r + - -r - - ~ + ~ r+ Vz --~Z = - - -r - ~ +-~-r (r21:rO)+-r - - ~+ 3Z ] + PgoZ direction[3Vz3vz vo 3Vz3v~3P [ 1 313Xoz 3Xzz]P l--~- "~"Vr --~-r -t- --r - ~ + v z "3 Z ] = - "~Z -t- Lr -~r ( r T,rz) + - - r - - ~ + 3 Z J + Pg zSpherical coordinates (r, 0, ~)r directionV, 3V r3Vr3V r VO 3V rP - ~ + V r - - ~ r + - -r - ~ - + - -r sin 0 30+VO2 + V~ ~3PJ3rr[~_ 3~r (r2~rr) +13r s i n 0 30(T,Orsin 0) +1(~l:~rrsin030Zoo +rZ~ ] + Pgr0 direction/ 3V 03V 0]20 3V 0p ~ ' - ~ "~- I/r --~-r -~- - -I-I]~av 0VrV0r -frO-- r sin 0 3~ - I - - -r+5-; (r~/+~rv~ cot0)r= - l_r 3P301313%0 Xr0 X.

cot0- (x00 sin 0) + r sin 0 3¢ + --r - ~ rsin 0 -30+ Pgo# direction{ 3V¢~3V,V0 3V¢~=V,3V¢~r sin 0 3~VC~Vrrvov, cot 0r)13P [ 1 31 31:o~13x.Xr# 2X0~cot0]r sin 0 3~ + [ 7 ~ r (r2"l:r~)+ - - r - ~ + -r sin- 0 3~ + --r +-r+ pg** Components of the stress tensor (x) for newtonian fluids are given in Table 1.4.

This equation may also be used fordescribing nonnewtonian flow. However, we need relations between the components of x and the various velocitygradients; in other words, we have to replace the expressions given in Table 1.4 with other relations appropriate for thenonnewtonian fluid of interest. The expressions for x for some nonnewtonian fluid models are given in Ref.

10. See alsoChap. 10.BASIC CONCEPTS OF HEAT TRANSFERTABLE 1.41.17Components of the Stress Tensor x for Newtonian Fluids*Rectangular coordinates (x, y, z)bu23v2Xxx=. 2 -ffX--X--~- (V • V)]Xzz=. 2--~z - ~- (V • V)bu3vT,xy "- T,yx "-- ~J,Jr "~X"Cyz = "Czy= ~t+"Czx= "Gz= kt+bw~v.

v):-G-x +-c:oy +bzCylindrical coordinates (r, 0, z)I~V r]2[(l vo~ - g 2 7--~-+Xzz = g/2--~(v.v)]2OVz-bTz--~ (v. v)]~r~=~Or=~t r ~1+--ro,,or-~10vz 1r~z~,]"~zr-- T'rz = ~'l'[--~-T "~- 3Z J~(V.V)=I1 ~vo--r --~r ( r v r ) + - r - ~3Vz+ ~zSpherical coordinates (r, 0, ~)3Vr2]T,rr=~l, 2 "-~F --'~- (V • V )~-g 2 7-~+[ (x~=~t 21--~(v.v)3v,r sin 0 /)~[ ~ (~-)"Or0-- "l~0r-- ~LI,r-fir-rvrVoCOtO) 2+ ~ + ~r(V'V)]l Ovr1+ - -r - - ~rsino~( v° )x0~ = %0 = l a [ ~-r~1~vo]+ r sin 0 /)~1()Vr~ (~)1%r='r'r~=l't[ rsinO3~ + r - ~ r1 ~(V. V) = ~- ~ r1~1~v,(r2vr) + rsinO 30 (vo sin O) + rsinO ~* It should be noted that the sign convention adopted here for components of the stress tensor is consistent with thatfound in many fluid mechanics and heat transfer books; however, it is opposite to that found in some books on transportphenomena, e.g., Refs.

10, 11, and 14.1.18CHAPTER ONETABLE 1.5(Eq. 1.46)Equation of Motion in Terms of Velocity Gradients for a Newtonian Fluid with Constant p and laRectangular coordinates (x, y, z)x direction(~u ~u ~u ~.) ~P l~u ~,, ~u~p¥ + . ~ + ~ y + W ~ --~+,~-~-Vx~+~y---7+ ~z~i+pgxy direction(~~v ~~)~Pl~P ~ + . ~ x + ~ y +WTz : - ~ + , [ ~ +~~~y~+~z~I+Pgrz direction(~w ~w ~w ~w~ ~P /~w ~w ~w~p --~+u--~x+V--~y+W--~z ,]: - --~-z + ~t[--~x2+~+3y2 3z 2 ) + pgzCylindrical coordinates (r, 0, z)r direction/aVraVrvo aVrPk--~- + Vr-~r + . r .

30. .]202aVr~aPr + Vz 3z ] : - ~+[a (1 a) 1 a2Vr 2 av o a2Vr]. . .g ~r-~r (rVr) + .r 2 . 302r 2 30 + 3z2J + Pgr0 direction{3vo3vo vo 3voP ~ - - ~ + V r - ~ r + - -r - ~ +v,vo3vo \1 3P~r + ~ -~z) : - r - ~ + ~' TrbTr (rv0) + 7 ~+7 ~+ az ~ J + pg0z directionPl--ff't'- + Vr"-~r + - -r - - ~ + Vz" 3Z) =-- ~+ ~tLr-ffr-r \ r 3 r ) + ~ - - - ~+ 3Z2j + PgzSpherical coordinates (r, 0, ¢)*r direction0Vrp \| ~dt+ V r ~ + -ar-r --frO-+ r sin 0 30--r) =-- ~"~-~l,~VZvrr2r 2 a0 --0cot0r22av, )r 2sin0 3¢ +Pgr0 direction/aVeaveve aVev,avevrvov~cot0~1 aP[2 3Vra0) = .

r 30. +kt. V2VO+rE.P~--~ + Vr--~r + - -r --0-0-+ r sin 0 3¢ + . r . . . rdirection{av~av~ ve av,v~ av, V$Vr vev$p~-~- + Vr-~-r + - -r - - ~ + r s i n 0 a¢ + r + r cot 0Vor 2sin 202 cos 0 3v,r 2 sin 2 0 3¢ ) + Pg0)13P(v_______L__~2aVrr sin 0 0 ~ + g V2v* - F sin 2 0 + r 2 sin 0 3¢* For spherical coordinates the laplacian isV2=~--~--r-r r2-~r + r 2 s i n e - ~ sine+ r2sin2 e2 cos 0 av0r 2sin 20 3 ¢ ) + pg¢BASIC CONCEPTS OF HEAT TRANSFER1.19TABLE 1.8 Summary of Dissipation Term VV:x in Different Coordinate SystemsRectangular coordinates (x, y, z):VV:~, -- T,xx(~) (~~)(o~)(~~ ~:)(~: ~~)(~: ~:)d- T,yy"]-"CZZ"]-"Cxy-I-at- T,yzd-d- "Czx"t-Cylindrical coordinates (r, O, z):fDVr~(1DV 0 _.~_) [DVz~[D (_~_)1DVrl(1DV z DVO~ (Dr z DVr~VV:~-~'~rrt--~r ) "l-'r,oo --~-Jt+ Xzzt-~z j + Xro r-~r+r DOJ4"'~Oz --~ dr" DZ / -I-'r'rz -~-r "Jr"DZ /Spherical coordinates (r, O, ~):(~)(1Dvo_~ _~)( l rsin 0 Dv,D~ v, vocotO)[DvolDvr_~)"at"%O++ T,~+ --r + ~ r+ T'r°t--~-r + --r ~DO -VV:'~ "- T,rr[DvO +\or+ ~I-mT_.1 D V r V - - ~ 7 ) (+ x0, 1Dr° rsinl DVOoD~r sin 0 Dt~ ~ ~ +v,C2tr0 )TABLE 1.7 The Viscous Dissipation Function •Rectangular coordinates (x, y, z):~rr~u~ ;~v~ ~w~l (~v ~uv (~w ~v~ (~ ~w~ ~(~u ~v ~w~+tOy/ + \ O z / J + -~x + Dy J + --~y +--~z] + -~z + Dx ) - 7 -~x +-~y +--~z )¢ = Lt Ox )Cylindrical coordinates (r, 0, z):2r(~vrVO= l\Dr] +(2;~vo ~r)2+\DZ]J(DVZ~21 [ D (_~)1 Dv,12+ r-~r+r-~+--DOJi1~ ~vol~ roar ~Vz~ ~ra~l Ovo ~Vzl~Dz J +\Dz +--~-r]--3 [r-o-r-r (rVr) + r - - ~ +--~-zJ+ Lr-~+Spherical coordinates (r, O, ~):2[(DVr~2(1Dv 0¢II = L\ Dr ] +-~~r)2 ( 1 DV$ Vr vo cot O) 2]+ r sin 0 D4~ rr+ --[ D (_~) 1 Dvr]2 [~_0__~(+ r-~-r+--r - ~ J +v, )~+1Dvo]2 [ 1 DvrD (_~)] 2+ r sin 0 Dt~ +r -~rr sin 0 D~2 1 1~/ )~r (r2v') + 1 D (vo sin O) + 1 Dk'$]2r sin 0 DOr sin 0 Dt~'TABLE 1.8 Scalar Components of the Heat Flux Vector q"Rectangular (x, y, z)DTq'; = - k -~xCylindrical (r, 0, z)~Tq~=-k OrOTq'y"=-k Dyq~ = -k -- ~r DO1 DTq~ = -k -r DODTq'z'=-k D--z~Tqz' =-k Dz1 ~Tq~ = - k ~r sin 0 D~1 DTSpherical (r, 0, 0)OTq~ =-k D--~1.20CHAPTER ONEFor most engineering applications it is convenient to have the equation of thermal energy interms of the fluid temperature and heat capacity rather than the internal energy or enthalpy.In general, for pure substances [11],DiDt -()()o,OiDPOiDT1 (1-~T)--~+ce-~ r--~ + ~e Dt - pDtwhere 13is defined by Eq.

Характеристики

Тип файла
PDF-файл
Размер
20,14 Mb
Тип материала
Высшее учебное заведение

Список файлов книги

Свежие статьи
Популярно сейчас
Почему делать на заказ в разы дороже, чем купить готовую учебную работу на СтудИзбе? Наши учебные работы продаются каждый год, тогда как большинство заказов выполняются с нуля. Найдите подходящий учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
7064
Авторов
на СтудИзбе
258
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее