Теплопередача. Учебник для вузов. В.П. Исаченко, В.А. Осипова, А.С. Сукомел, 1975 (945106), страница 38
Текст из файла (страница 38)
Опытным путем установлено, что зависимость теплоотдачп капельпых жидкостей ат направгения теплового потока и температурного напора можно приближенно учитывать путем ввеления з уравнение подобия дополнительнога множителя (Рг /Рг»)»и, где индексы «ж» и «с» обозначают, что соответствующие значения числа Рг выбира>атея по температуре жидкости вдали ат тела и по температуре стенка. Эта поправка врежде всего учитывает илияпие иа теплаобмен изменения вязкости жидкости.
Множитель (Рг /Рг,)»и был продложен М. А. Михеевым. Позже было показано, что для некдгорых конкретных Условий значение показателя степени и при Рг„,/Рг,' должно быть переменпни, однако поправка (Рги/Рг,)" ке сильно отличается от предаоженной М. А. Михеевым Прн нагревании жидкости Рги/Рг»)1, при охлаждении Рг /Рг,<!. Отношение Рг„/Рг» при течении определенной капеэьнай жидкости >ем болыпе отличается от единицы, чеи больше температурный напор.
Если Ỡ— »О, то (Рг /Рг») — > 1. При заданном ди как следует пз уравнения д» вЂ” — а(1 1), температурный напор будет очень мал, если о очень велик. В этом случае можно принять, чта (Рг /Рг,);»!. На газы поправка (Рг /Рг»)»м не распространяется. По-особому протекает теплообмен прв состоянии жвдкости, близкоы к критическому. В этом случае поправка (Рг /Рг,)»Х' ие мажет быть использована. Ряд авторов учитывает влияние переменности физических параметров путем введения в уравнение подобия симплексов Х /йм р /р, и ср /с„„где индексы «ж» и «с» обозначагот, что соответствующие параметры выбираются па температуре жидкости вдали от тела или по температуре степки.
Зависимость теплоатдачи от изменения тем пер а- туры поверхности по ее длине. Изменение 1, по длине пластины может существенна сказаться па теплоотдаче. В результате переменности температуры стенки изменяется распределение температур в тепловом пограничном слое, изменяется его толщина и значение градиента температур в >кидкост>> у поверхности тела.
Коэффициент тепло- отдачи в определенном месте пластины заввсит ат развития пограничного слоя на предыдущем участке, в тои числе и ат изменении температуры стенки на этих участках. Этот эффект усложняется перемеииостью физических параметров я»идкости. Ва многих случаях изменение температуры поверхности или теыпературного напора можно описать степенным законом б,(х) =Ах, (7-!3) где б,(х) — -1,(х) — 1»; 1»=сопя(; /»(х) — -местное значение температуры поверхности; А и т — постоянные, пе зависяп1ие ат х. При т=б б,=А=( — 1»=сопя(, что соответствует рассмотренной задаче при 1»= — сопи!.
187 Теплоотдача нензотермической пластины изучалась рядом исследователей (Л. 46, 97, !08 и др.). Анализ зтнх работ показывает, что при возраетании гц толщива теплового пограничного слоя уменьшаегся. Теплоотдача при этом возрастает Влияние продольного гралиента температуры поверхности можно учесть соотношением теплоа!дачи пластины с переменной (шФО) и постоянной (ш=О) температурой поверхности; обозначим это отношение через а: Кч„г,,аг ° =- „— или Мп„иц =е р(п„! ).
"1-в Значения е опредекялись аналитически и для частных величин проверялись экспериментально; они приведены в табл. 7-! (Л. 46) Таблица 7-1 Зиииси. тть =-!(т! игт Ргь1 и,и и= ч аи, .и и.! О.з и.в !.ч 1,25 1,Св 1,17 1,ао ! ) аци а=ив ~алх их ллх Лх ж ги+1 йа '+ "--! 2т + Т 1/ ! 2иг+ 1 Влияние необогреваемого начального участка. В этом случае имеет место неодновременное развитие гидродинамического в тецлового пограничного слОев, что влияет на коэффициент теплоотдачн.
Наличие поверхности, не участвующей в теплообмене, соответствует особому случаю изменения температуры поверхности пластины по ее длине. 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.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
