Локального теплового

При исследовании локального теплообмена кроме безразмерных чисел в уравнения войдут безразмерные координаты, представляющие собой отношение обычных координат к определяющему размеру. Для продольно омываемой пластины это будет Х = х/1.

На рис. 5 .2 показано влияние параметра Ре на интенсивность локального теплообмена при постоянной температуре стенки (Bi -*• °°) . Следует отметить некоторые особенности. Для случаев без учета осевой теплопроводности (Ре ->•«>, кривые 1 и 5) при переходе к более "заполненному" однородному профилю скорости возрастает интенсивность теплообмена как на начальном участке, так и в области стабилизированного теплообмена. Зависимость 2 для Ре = 100 практически совпадает с зависимостью 1, полученной без учета осевой теплопроводности (Ре -*-°°), т. е. при Ре > 100 влияние осевой теплопроводности можно не учитывать. Всем значениям параметра Ре при однородном профиле скорости (кривые 1—4) соответствует одно и то же предельное значение Nu^ в области стабилизированного теплообмена. Продольный перенос теплоты теплопроводностью (при Ре < 100) увеличивает как интенсивность теплообмена на начальном участке, так и длину этой зоны.

При расчете радиационного теплообмена в котельных топках оптические толщины потока трехатомных газов и золовых частиц условно определяются по температуре и составу газов на выходе из топочной камеры. Они, конечно, не применимы для расчетов локального теплообмена в топке, так как представляют собой средние для всей топочной камеры эффективные величины.

При расчетах локального теплообмена, в частности теплообмена в камерах горения двухкамерных топок или в зоне ошипованных экранов топок с жидким шлакоудалением, необходимо при расчетах тКОкс учитывать среднюю локальную концентрацию коксовых частиц в указанных зонах пламени. Как показывает опыт, концентрация коксовых частиц в камерах горения двухкамерных топок и в зоне ошипованных экранов однокамерных топок с жидким шлакоудалением значительно превышает средний для всего топочного объема уровень концентрации углерода в факеле пламени.

6 то же время доступность той или иной точки поверхности трубы для омывания проходящими пузырями могла существенно изменяться в зависимости от шага труб в пучке, т. е. мог изменяться локальный коэффициент теплообмена в этой точке. Однако всякое подобное изменение локального теплообмена компенсировалось обратным изменением в другой точке. Например, если около некоторой точки начинало проходить больше чистого газа, т. е. увеличивалась средняя во времени локальная порозность и уменьшался локальный коэффициент теплообмена, то одновременно в другой точке уменьшалась локальная порозность и возрастал локальный коэффициент теплообмена. Может существовать также компенсация локальных изменений коэффициента теплообмена в двух точках поверхности трубы, если они расположены последовательно по ходу обтекания трубы частицами, т. е. одна получает частицы, уже прогретые около второй. В этом случае усиление теплообмена в первой по ходу частиц точке должно приводить к ослаблению его в следующей.

Применение переносных термозондов для исследования локального теплообмена

Систематизация всех имеющихся экспериментальных данных по вдуву различных газов в ламинарный пограничный слой плоской пористой пластины, омываемой воздушным потоком, позволила получить обобщенные соотношения для расчета 'локального теплообмена и поверхностного трения [Л.3-19]:

Исследования локального теплообмена и процесса загрязнения в топках паровых котлов, начатые около десяти лет назад в Центральном котлотурбинном институте им. И. И. Ползунов» (ЦКТИ), показали, что возможна значительная интенсификация теплообмена в 'топках, если будут разработаны эффективные меры борьбы с т о н к о с л о^й н ы м и пылевидными натруб-ными золовыми отложениями. Эти загрязнения есть результат переноса массы (летучей золы) к трубам; влияние их на теплообмен ранее считалось незначительным. Таким образом, для решения задач интенсификации теплообмена и построения физически обоснованного метода теплового расчета топочных устройств необходимо знание процессов массо- и теплопереноса в топках.

В работе Гурвйча и Митора [Л. 25] даны результаты экспериментального исследования локального теплообмена на экранах. Эта работа показывает несостоятель-

На основании проведенных опытов была установлена количественная связь между уровнем начальной турбулентности и интенсивностью теплоотдачи на начальном участке трубы в диапазоне чисел Рейнольдса 104 — -105 [2, 3]. Эмпирическое уравнение, определяющее интенсивность локального теплообмена при 1 < lid < (l/d)T, было получено в виде*

Из всей известной нам литературы только работа [5] содержит рекомендации для расчета локального теплообмена на начальном участке трубы:

Наиболее часто для расчета температурного состояния различных систем транспирационного охлаждения используется однотемпературная модель (модель локального теплового равновесия) , в которой температуры каркаса Г и охладителя t в любой точке принимаются равными. Эта модель достаточно справедлива в случае умеренного нагрева тонкопористых структур с развитой внутрипоровой поверхностью. Она позволяет выявить наиболее существенные особенности процесса охлаждения пористой стенки. В соответствии с этой моделью температурное состояние системы (в наиболее простом варианте плоской стенки с постоянными физическими свойствами материала и охладителя) описывается следующим уравнением

Роль параметра В наиболее отчетливо проявляется в предельном режиме локального теплового равновесия Т = t по всей толщине стенки. Решение для него

Рис. 3.3. Влияние параметра В на характер распределения температуры в пористой стенке в режиме локального теплового равновесия Т = t (А -*

Роль параметра В наиболее отчетливо проявляется в предельном режиме локального теплового равновесия T = t. Решение для него

Рис. 3.7. Влияние параметра В на характер распределения температуры в проницаемом твэле в режиме локального теплового равновесия (А -*• =°, Stw -> 1) : 1-Я-»; 2 - В = 100; 3-5=10; 4-5=5; 5-5=2; 6-5=1

_ Если ввести относительные средние температуры i9()/i>(0, 9 (?)/#('). где ~§(/) = 2//Ре, а параметр Ре обозначить Ре = В, то решение (5.80), (5.81) для средних температур матрицы и охладителя внутри короткой пористой вставки, длина которой равна ее ширине / = L/S = 1, полностью совпадает с решением (3.29) ... (3.31) для температуры охладителя и матрицы внутри пористого твэла. Анализ влияния параметров А, В, Stw на последнее достаточно подробно проведен в разд. 3.3. В частности, приведенные на рис._3.7...3.9 данные можно трактовать как распределение температур о (?)/ 1? (Г), в ({)/ & (/) в зависимости от относительной координат z = ?// внутри вставки длиной / = 1. Тогда из приведенных на рис. 3.7 результатов следует, что, например, в режиме локального теплового равновесия ij = в для вставки / = 1 условие (5.13) 9 (0) =0 справедливо только при достаточно больших значениях параметра Ре (Ре > 100), а при уменьшении Ре подогрев потока 1? (0) до входа в матрицу возрастает и при Ре = 2 составляет около половины всего нагрева.

В режиме локального теплового равновесия t? = в число граничных условий сокращается до четырех: в этом случае Stu, = 1, условия (5.73) выполняются тождественно и поэтому выпадают. В рассматриваемом варианте с учетом граничных условий (5. 72 в), (5. 74 в)- (5. 76 в) для iS2 получаем следующее выражение:

эффективность у** имеет верхний предел у** -> W, соответствующий режиму локального теплового равновесия на паровом участке (t3 = - ТУ, А3 -> °°) при предельной температуре Т** внешней поверхности (Г** = Т**) .

Влияние теплофизических свойств и размеров теплоотдающей поверхности связывают с пульсациями ее температуры в процессе кипения. В период роста пузыря температура элемента поверхности, находящегося под пузырем, понижается вследствие интенсивного отвода теплоты испаряющейся жидкой пленкой. Под действием разности термических потенциалов к центру парообразования, ат прилегающей к нему массы материала подводится теплопроводностью дополнительный тепловой поток, который препятствует понижению температуры стенки под растущим пузырем и тем самым способствует поддержанию условий, необходимых для интенсивного испарения микропленки. Плотность локального теплового потока, отводимого пленкой в форме теплоты испарения, значительно превышает среднюю по поверхности плотность теплового потока, и тем более .она выше плотности теплового потока, отводимого конвекцией от части поверхности, не занятой паровыми пузырями. Назовем эту часть поверхности конвективной. Вследствие оттока теплоты к центрам парообразования температура конвективной части поверхности также понижается, и если бы от последней тепловой поток передавался жидкости в условиях естественной конвекции, то- с понижением температуры стенки коэффициент теплоотдачи здесь уменьшался бы. В условиях сильной турбулизации пристенной области паровыми пузырями понижение температуры конвективной части поверхности приводит лишь к уменьшению передаваемого от нее жидкости теплового потока. Если материал теплоотдающей поверхности обладает высокой теплопроводностью, то это облегчает приток: теплоты к центрам парообразования, в результате чего поддерживается высокая интенсивность теплообмена. В противном случае при прочих равных условиях коэффициент теплоотдачи меньше. Основываясь на теории нестационарной теплопроводности, Якоб [224] пришел к выводу, что интенсивность теплообмена при кипений пропорциональна величине У^Аср для теплоотдающей поверхности, называемой коэффициентом теплоусвоения.

Ввиду трудности точного моделирования на практике часто используется приближенный м е т о д локального теплового моделирования. Особенность этого метода заключается в том, что подобие процессов стараются осуществить лишь в том месте, где производится исследование теплоотдачи. Например, если изучается теплоотдача при смывании жидкостью пучка труб, то в опытах в теплообмене может участвовать только одна из труб. Остальные трубы служат только для придания модели формы, подобной образцу. Данные о теплоотдаче получают из измерений, проведенных на единичной тр"убе.

Метод локального моделирования сравнительно прост и в ряде случаев позволяет получать достаточно точные результаты. Следует, ^однако, учитывать, что необоснованное применение метода. . локального теплового моделирования может привести и к значительным ошибкам.

Рекомендуем ознакомиться:

Легкоплавкие эвтектики

Легкоплавких составляющих

Лабиринтового уплотнения

Ленинградский металлический

Ленинградское производственно

Ленинградского университета

Ленинград гатчинская

Ленточные пластинчатые

Ленточными конвейерами

Ленточное шлифование

Ленточного транспортера

Лезвийным инструментом

Ликвидации последствий

Меню:

Главная страница Термины