Распределением температур

Уравнение применимо к потоку, который во входном и выходном сечениях удовлетворяет условию плавной изменяемости (малая кривизна линий тока и малые углы между ними) и обладает достаточно равномерным распределением скоростей в этих сечениях.

изменяемости (малая кривизна линий тока и малые углы между ними) и обладает достаточно равномерным распределением скоростей в этих сечениях.

Обычно экспериментальные установки строятся так, чтобы движение рабочей жидкости происходило полным сечением с равномерным распределением скоростей, чтобы не было искусственных завихрений потока и т. д. В действительных тепловых аппаратах условия движения и теплообмена в большой мере зависят от расположения поверхности нагрева, наличия поворотов и особенностей конфигурации каналов. Подробное исследование различных тепло-обменных устройств показало, что распределение скоростей по сечению каналов, как правило, неравномерно, а за поворотами всегда образуются застойные участки, следовательно, разные элементы поверхности нагрева работают в неодинаковых условиях.

Обычно экспериментальные установки строятся так, чтобы движение рабочей жидкости происходило полным сечением с равномерным распределением скоростей, чтобы не было искусственных завихрений потока и т. д. В действительных тепловых аппаратах

Поле температур в твэле определяется не только свойствами теплоносителя и распределением скоростей около твэла, но и параметрами твэла (размерами сердечника и оболочки, их теплопроводностью, контактным термическим сопротивлением между ними). Комплекс последних описывается коэффициентом 8& — параметром приближенного теплового подобия, учет которого важен в тесных пучках стержней (х < 1,2).

осесимметричный (с возможно более равномерным распределением скоростей) поток в выходном сечении подвода;

Задачей подводящих каналов является обеспечение начального состояния потока при входе в лопастное колесо: 1) осесимметричного с возможно более равномерным распределением скоростей по всему сечению потока, необходимого для создания установившегося относительного движения жидкости в области лопастного колеса; 2) нулевого значения начального момента скорости, которое служит основой расчёта напора лопастного колеса, и 3) изменения величины скорости от значений во всасывающем трубопроводе до величины при входе в колесо. Кроме того, при исполнении подводящих каналов следует учитывать условия работы, возникающие при режимах, отличных от нормального, во время которых возможно возникновение противотоков и образование осевого вихря, вредно отражающегося на распределении давления в подводящем канале.

в) Гипотеза локального термодинамического равновесия. Используя рассмотренные выше законы Кирхгофа, Плавка и Стефана — Больцмана, нетрудно определить характеристики собственного излучения твердых поверхностей и сред, находящихся в состоянии термодинамического равновесия. Как известно, термодинамическое равновесие в веществе характеризуется максвеллов-ским распределением скоростей частиц и планковским распределением спектральной интенсивности излучения, относящимися к температуре, при которой установилось равновесное состояние. При этом степени возбуждения атомов и молекул и степень их ионизации также соответствуют состоянию термодинамического равновесия и описываются известными формулами Больцмана и Саха. Именно для этого случая и справедливы рассмотренные выше законы равновесного излучения.

Гидродинамические характеристики потока среды задаются распределением скоростей в начальном сечении канала и расположением линий тока по всему объ-

Заметное (влияние на радиационный теплообмен в потоке оказывает (гидродинамика, представленная в решении распределением скоростей IB сечении канала. Из рис. 13-3 и 13-4 также видно, что с увеличением неравномерности распределения скоростей теплообмен уменьшается тем более заметно, чем (больше критерий Больцмана. (Поэтому с точки зрения интенсификации радиационного теплообмена в движущейся среде важно, чтобы критерий Бугера 'был близок к оптимальному значению (в рассматриваемом случае Ви0пт=1,5^2,5) и распределение скоростей по сечению канала было возможно равномернее.

Охлаждение продольноомываемых пучков в значительной степени определяется гидродинамическими условиями движения воды и, в частности, распределением скоростей по сечению пучка. В продольноомы-ваемом пучке в узких зазорах между стержнями, вследствие снижения скорости, можно ожидать уменьшения интенсивности охлаждения и местного повышения температуры теплоотдающей поверхности.

Для оценки влияния термического цикла сварки па структуру и свойства различных зон сварного соединения рассмотрим псевдобинарную диаграмму состояний Fe — С — Si, связав ее с распределением температур в шве и околошовной зоне (рис. 152). Шов представляет собой металл, полностью расплавлявшийся. В зависимости от скорости охлаждения структура его будет представлять собой белый или серый чугун, с различным количеством структурно-свободного углерода.

Если нахлестка соизмерима с шириной шва, например составляет 2...3 ширины, то необходимо учитывать, что торцы А пластины (см. рисунок) не пропускают теплоты. В этом случае расчет ведется по схеме бесконечного стержня с начальным распределением температур по двум зонам (рис. 7.27,6). Торцы А как бы смыкаются в точке О.

Контроль за распределением температур по сечению образцов осуществляется с помощью термопар, заложенных на их поверхности. Распределение температур по сечению в описываемом опыте можно считать практически равномерным. Электроды термопар, выведенные из печи через термопарные выводы в верхней крышке, присоединяются к самопишущим потенциометрам типа ЭПП-09, с помощью которых производится запись температуры образцов. Кроме шкалы 0—100° С, потенциометры имеют еще то две шкалы: 100—350 и 250—525° С.

лентном ядре пограничного слоя из-за интенсивного перемешивания жидкости изменение температуры незначительно и поле температур имеет ровный, пологий характер. Таким образом, как при ламинарном, так и при турбулентном режиме движения жидкости в пограничном слое между распределением температур и скоростей существует качественное сходство (см. рис. 3-5,6,0).

так и при турбулентном режиме движения жидкости в пограничном слое между распределением температур и скоростей существует качественное сходство (рис. 3-5, б, в).

В каждый коррозионный пакет монтируют три хромель-копе левые термопары (термоэлектрические преобразователи): внизу, вверху и посередине пакета, что дает возможность проследить за распределением температур по высоте холодного опоя. Термопары изолируют с помощью стеклянного чулка и шнурового асбеста и подключают к переключателю, установленному на наружной стороне ротора. Отходящий от переключателя хромель-копелевый провод, пройдя через ротор и уплотнения вала, подключается к токосъемному устройству, установленному на валу ротора. Токосъемное устройство выполнено из текстолитовых полудисков с впрессованными в канавки хромель-копелевыми электродами диаметром 3 мм и хромель-копелевых щёток. В качестве регистрирующего прибора можно использовать электронный одноточечный потенциометр КСП-1.

Обнаружено четкое проявление краевого эффекта в характерных сечениях переходной зоны: в сечении И стыка фланца и оболочки, в сечениях III и IV сварного шва, в которых срединная поверхность претерпевает разрыв по радиусу. Получено четкое соответствие между температурными напряжениями в режимах А0 — АЗ и распределением температур, используемым в качестве базовой информации при выполнении упругого расчета.

Поскольку при температурном нагружении НДС определяется уровнем и распределением температур по поверхностям и сечениям конструкций, рассмотрим особенности тепловых состояний исследуемых оболочечных элементов. Упругопластическое деформирование в опасной точке детали в четных и нечетных полуциклах реализуется при достижении тепловых состояний А\ и А3 вследствие наибольших перепадов температур на предшествующих этапах интенсивного нагре-

сброса нагрузки (режим А2) и последующего температурного нагру-жения, обусловленного неравномерным распределением температур (режим Л3) процесс циклического упругопластического деформирования происходит по схеме рис. 4.40. Это подтверждается характером изменения размаха циклических упругопластических деформаций, полученных расчетом на основе модели физически нелинейной среды и метода суммирования температурных нагрузок для всех последовательно чередующихся полей температур в режимах А0-А3 за характерный период схематизированного цикла температурного нагружения (штриховые кривые на рис. 4.56).

Граничные и временные краевые условия позволяют выделить конкретный изучаемый процесс из общего класса явлений, описываемых совокупностью уравнения распространения тепла в движущейся среде, уравнениями движения вязкой жидкости и сплошности. Основным пространственным краевым условием для движущейся жидкости является характеристика скорости течения вблизи твердой поверхности. Из условия прилипания граничного слоя жидкости к поверхности стенки касательная составляющая вектора относительности скорости на стенке равна нулю. Для непроницаемой стенки в случае отсутствия какого-либо физико-химического процесса, сопровождающегося поглощением или выделением жидкости, нормальная составляющая скорости относительного течения также отсутствуют. Для входа и выхода жидкости из зазора обычно задают распределения скоростей и давления. Условия теплообмена различаются следующими краевыми условиями: условием первого рода - задается распределение температуры на поверхностях в функции координат и времени; второго рода — характеризуют распределение теплового потока на границе в функции координат и времени; третьего рода — выражают зависимость температуры твердой стенки от температуры окружающей среды через коэффициенты теплоотдачи: Гст = Гср+^/а = Гср-(аст/а)(Эг/Эи)ст или (Эг/Эи)ст = -(Х/ХСТ) X X (tCT -?ор), где (ст — температура стенки; tcp - температура среды; q — плотность теплового потока; а — коэффициент теплоотдачи. Временные краевые условия выражаются заданным распределением температур в характерный момент времени.

В ядре потока газа, в отличие от пограничного слоя, влагосодер-жание газа меняется от d\ до d2 в соответствии с распределением температур газа по сухому термометру t\ и /2- Графики расчетных температур и концентраций жидкости и газа в процессе тепло- и массообмена в контактном аппарате представлены на рис. 2-2. Особенностью разрабатываемой модели является наличие двух пограничных слоев (насыщенного и ненасыщенного газа), существенно различающихся своими свойствами. В первом из них происходит изменение энтальпии газа, а во втором — изменение абсолютного влагосодержания газа при постоянной энтальпии. Другой особенностью является наличие локального потока газа (5СЛ, циркулирующего через пограничный слой.