Главная -> Словарь

Конвективном теплообмене

Турбулизация газового потока в камере сгорания обеспечивает интенсивное испарение капель топлива в условиях конвективного теплообмена газовой среды и увеличивает скорость сгорания.

Расчетное уравнение конвективного теплообмена на основе закона Кьютона имеет следующий вид:

Многопоточные теплообменники могут применяться для процессов конвективного теплообмена жидкость—жидкость, газ—.

Однопоточные теплообменники, в которых среда совершает четыре хода по трубному и кольцевому пространствам, предназначены для процессов конвективного теплообмена. Двухпоточные теплообменники, в которых среда совершает два хода, могут, кроме того, применяться и для процессов с конденсацией и испарением в трубном и кольцевом пространствах.

На конвективный теплообмен оказывает влияние область потока, прилегающая к поверхности твердого тела, так называемый пограничный слой. В случае конвективного теплообмена кроме динамического пограничного слоя, о котором говорилось в главе II, у поверхности обтекаемого твердого тела образуется также тепловой или температурный пограничный слой. В этом слое температура жидкости изменяется от ее значения в потоке до температуры жидкости у стенки, которую принимают равной температуре стенки. Толщины теплового и динамического пограничных слоев в общем случае различаются.

Наличие конвективного теплообмена изменяет распределение скоростей в потоке по сравнению с распределением в случае изотермического потока. Вместе с тем распределение температур определяется полем скоростей. Это обстоятельство взаимного влияния температурного и скоростного полей необходимо учитывать при точном решении задачи о конвективном теплообмене, если вязкость жидкости сильно изменяется с температурой.

При изучении конвективного теплообмена необходимо определить коэффициент теплоотдачи а, который входит в критерий Нуссельта. Поэтому общий вид уравнения теплоотдачи при конвективном теплооб ле:ю имеет вид

которое связывало бы значение коэффициента теплоотдачи с переменными, выражающими условия конвективного теплообмена. Таким уравнением является дифференциальное уравнение конвективного переноса тепла, дополненное уравнением, характеризующим условия на границе раздела жидкости и твердого тела.

Это уравнение является математическим описанием процесса распространения тепла в движущейся среде одновременно теплопроводностью и конв.екцией. Для полного математического описания процесса конвективного теплообмена это уравнение должно быть дополнено уравнением, характеризующим условия на границе раздела движущейся среды и твердого тела.

Уравнения и полностью описывают процесс конвективного теплообмена.

Критериальное уравнение конвективного переноса тепла. Уравнения и описывают сложный процесс конвективного теплообмена. Для подавляющего большинства встречающихся на практике случаев они не разрешимы, поэтому не могут быть применены для непосредственного определения численных значений коэффициентов теплоотдачи.

Наличие конвективного теплообмена изменяет распределение скоростей в потоке по сравнению с распределением в случае изотермического потока. Вместе с тем распределение температур определяется полем скоростей. Это обстоятельство взаимного влияния температурного и скоростного полей необходимо учитывать при точном решении задачи о конвективном теплообмене, если вязкость жидкости сильно изменяется с температурой.

Дифференциальное уравнение конвективного переноса тепла. При конвективном теплообмене тепло распространяется в жидкости одновременно теплопроводностью и конвекцией. Процесс распространения тепла за счет, теплопроводности математически описывается дифференциальным уравнением теплопроводности :

При конвективном теплообмене элемент перемещается из одной точки пространства в другую. В этом случае изменение температуры элемента может быть выражено при помощи субстанциальной производной. Субстанциальная производная связана с понятием о материи или субстанции. Субстанциальной производной учитываются изменения величины во времени и изменения, связанные с перемещением элемента из одной точки пространства в другую. Если обозначить скорости перемещения элемента в пространстве в направлении осей х, у и z соответственно через wx, wy и wz, то субстанциальная производная, характеризующая полное изменение температуры этого элемента, может быть записана в следующем виде:

На рис. 6-4 показан характер изменения температур в движущейся среде при конвективном теплообмене. Наибольшие градиенты температур наблюдаются в пограничном слое, термическое сопротивление которого в основном определяет интенсивность теплоотдачи.

В работах предложена функциональная структура библиотеки модулей расчета стандартных ТА, включая модули расчета ТА при конвективном теплообмене, а также при изменении фазового состояния потоков. Предложенная библиотека предназначена для решения задач автоматизированного синтеза ТС. Уровень сложности и информационности модулей расчета ТА, входящих в библиотеку, определяется множественностью этапов выбора оптимального ТА по критерию приведенные затраты.

Изучение эффектов ассоциации одноименных или разноименных молекул привело к получению соответствующих зависимостей. Показано, что при конденсации пара в жидкость из парогазовых смесей скорость конденсации резко уменьшается с повышением содержания газа. Рассмотрение процесса конденсации во всей его сложности с учетом молекулярных взаимодействий дает возможность выявить особенности конденсации как в жидкое, так и твердое состояние. Общим является то, что обмен энергией между частицами в объеме и на поверхности происходит в состоянии ассоциации. Можно предположить, что фазовые превращения, например пар-жидкий конденсат, будут растянуты во времени, так как некоторое повышение температуры смеси при конденсации может привести к разрушению только образовавшихся кристаллических решеток за счет собственной энергии фазового превращения. У определенной части молекул кинетическая энергия может становиться больше потенциальной энергии взаимодействия, и эта часть молекул вновь испаряется с поверхности конденсации. В этих случаях процесс теплообмена по физической сущности представляет собой обмен энергией между частицами, находящимися в различном энергетическом состоянии. Такой обмен энергией между частицами обычно называют переносом тепла. При конвективном теплообмене поток тепла вызывается наличием градиента температуры. Однако даже при отсутствии температурного градиента за счет хаотического теплового движения молекул среды непрерывно происходит «хаотический» перенос тепла.

В конвективном теплообмене для вычисления теплового иотока по выражению необходимо знать значение коэффициента теплоотдачи