Конвективном теплообмене

Масло, благодаря более высокой температуре кипения, имеет и более высокую температуру перехода от пузырчатого кипения к конвективному теплообмену, поэтому при охлаждении в масле опасность образования трещин резко уменьшается. Однако масло, будучи более вязким и имея более низкое значение скрытой теплоты парообразования, охлаждает медленнее, чем вода.

На рис. 2.18 зависимость плотности q теплового потока от температурного напора AT представлена в логарифмической системе координат. Область / на этом графике соответствует конвективному теплообмену. В области 2, благодаря малой плотности центров парообразования, процесс кипения неустойчив. Область 3 соответствует развитому пузырьковому режиму кипения. В этой области плотность q теплового потока достигает максимума. Дальнейшее повышение перегрева жидкости приводит к появлению переходной области 4, а затем

ходит в пленочный, называется плотностью первого критического теплового потока
При Х>1 уровень теплообмена соответствовал конвективному теплообмену в насыщенном паре при малых расходах и несколько превышал его при высоких скоростях потока, что, видимо, связано с повышением термодинамической неравновесности потока (наличием капель влаги в перегретом потоке пара).

исключаются, так как все физические параметры среды в теоретической схеме принимаются постоянными и равными их значениям при температуре стенки канала Tw. Распределение скоростей потока по сечению и толщина пограничного слоя, которые должны находиться из уравнения движения, также определяются исходя из предположения изотермичноети потока (при температуре среды, равной Tw), на основании имеющихся данных по конвективному теплообмену.

Характеристические уравнения всех физпараметров для упрощенной •схемы исключаются из рассмотрения, так как величины физпараметров •среды принимаются постоянными и равными значениям при температуре стенки канала Tw. И, наконец, распределение скоростей потока по сечению и толщина пограничного слоя, которые должны находиться из уравнения движения, также определяются в предположении изотермич-ности потока (при Tw) из экспериментальных данных по конвективному теплообмену.

ционно-конвективному теплообмену

105. Федорович Е. Д., П а с к а р ь Б. Л. К вопросу о методике обобщения опытных данных по конвективному теплообмену в каналах с необогреваемой частью периметра. Труды ИДТИ, вып. 78, 1967.

По аналогии с методами обобщения опытных данных по нестационарному конвективному теплообмену в каналах при турбулентном режиме течения [24] можно полагать, что в общем случае экспериментальные данные по нестационарному коэффициенту перемешивания можно представить в виде следующей критериальной зависимости:

В этой статье сначала будут описаны экспериментальные установки и методика эксперимента. Затем, для того чтобы охарактеризовать течение газа, будут рассмотрены данные по конвективному теплообмену, полученные при отсутствии абляции. Наконец, приводятся результаты по нагреву при абляции, которые будут проанализированы и сопоставлены с данными, полученными с вдувом, и соответствующими теоретическими расчетами.

Исследовалась также интенсификация теплоотдачи за счет излучения. Известно, что лучистый тепловой поток с поверхности сравним с конвективным. Если в газ добавить достаточное количество присадок, поглощающих излучение, то может быть достигнута значительная интенсификация теплообмена. Интересно отметить, что увеличение теплоотдачи за счет этого эффекта не приводит к соответствующему увеличению коэффициента трения, что обычно наблюдается в газах в соответствии с аналогией Рейнольдса. Разумеется, причиной этого является тот факт, что аналогия Рейнольдса относится только к конвективному теплообмену. Ясно, что эффективность этого метода очень сильно зависит от температуры теплоотдающей поверхности. Расчет показал, что если бы все излучаемое тепло поглощалось потоком газа в типичном ядерном реакторе высокого давления, работающем при температуре 1600°, то коэффициент теплоотдачи увеличился бы на 15%.

При конвективном теплообмене теплота с поверхности уносится жидкостью или газом, которые перемещаются относительно поверхности. Движение жидкости или газа может возникать вследствие различной плотности нагретых и ненагретых зон или в результате принудительной циркуляции жидкости и газа.

Приближенно тепловой поток q2y. с единицы поверхности за единицу времени при конвективном теплообмене определяется по правилу Ньютона:

НУССЕЛЬТА ЧИСЛО [по имени нем. физика В. Нуссельта (W. Nuflelt; 1882-1957)] - безразмерная величина, характеризующая интенсивность конвективного теплообмена между поверхностью тела и потоком газа или жидкости; является критерием подобия (см. Подобия теория). Н.ч. Nu=a/A, где a - коэфф. теплоотдачи, К - теплопроводность движущейся среды (жидкости, газа), / -характерный размер (напр., при конвективном теплообмене между стенками трубы и движущейся в ней жидкостью или газом l = d, где d - диам. трубы).

Рабочий процесс в различных теплообменных устройствах, как правило, основан на конвективном теплообмене между твердой поверхностью тела и омывающей его жидкостью, а его интенсивность определяется как гидродинамическими условиями обтекания, так и теплофизическими свойствами жидкости.

При конвективном теплообмене величина теплового потока в зависимости от способа обогрева определяется соотношениями, аналогичными приведенным выше для процессов теплопроводности.

НУССЕЛЬТА ЧИСЛО [по имени нем. физика В. Нуссельта (W. Nufielt; 1882—1957)] — критерий подобия, характеризующий интенсивность конвективного теплообмена (см. Подобия теория). Н. ч. Nu = al/K, где а — коэфф. теплоотдачи, К — коэфф. теплопроводности движущейся среды (жидкости, газа), I — характерный размер (напр., при конвективном теплообмене между стенками трубы и движущейся в ней жидкостью или газом I = d, где d —диаметр трубы).

Для решения уравнения используют граничные и начальные условия, а при конвективном теплообмене — условие непрерывности потока и сохранения массы. Граничные условия задают, например, в виде известного распределения температур или тепловых потоков.

При tcr>tH центры парообразования начинают генерировать паровую фазу и коэффициент теплоотдачи увеличивается от его значения при конвективном теплообмене в однофазной среде до коэффициента теплоотдачи при развитом кипении. Однако когда жидкость сильно переохлаждена, то вследствие неблагоприятных условий для развития процесса парообразования интенсивность теплообмена при уменьшении недогрева повышается крайне медленно.

Главной задачей при конвективном теплообмене является определение количества теплоты, которое проходит через поверхность твердого тела, омываемого потоком. В основу практических расчетов теплоотдачи положена формула Ньютона — Рихмана, в которой плотность теплового потока q считается пропорциональной разности температур между жидкостью tx (теплоносителем) и стенкой t:

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ УЧЕНИЯ О КОНВЕКТИВНОМ ТЕПЛООБМЕНЕ

В результате в учении о конвективном теплообмене в настоящее время велико значение экспериментальных исследований. При экспериментальном исследовании нахождение связей между отдельными переменными также представляет сложную задачу, которая в общем случае не может быть разрешена вполне приемлемо без помощи теории (хотя бы ограниченной). Поэтому органическое слияние расчетно-аналитических и экспериментальных исследований дает в настоящее время наиболее достоверные универсальные результаты.