ТЕПЛОМАССООБМЕН

Контрольная работа №2

Контрольные вопросы

 

 

3. Какова   роль   вязкостного   пристенного   подслоя жидкости   в   конвективном   теплообмене?

 

Ответ:

Рассмотрим процесс продольного смывания какого-либо тела безграничным потоком жидкости с постоянной скоростью течения w (рис. 1). Вследствие влияния сил трения в непосредственной близости от поверхности тела скорость течения должна очень быстро падать до нуля. Тонкий слой жидкости вблизи поверхности тела, в котором происходит изменение скорости жидкости от значения скорости невозмущенного потока вдали от стенки до нуля непосредственно на стенке, называется гидродинамическим пограничным слоем (рис.1). Толщина этого слоя δ возрастает вдоль по потоку.

С увеличением скорости потока толщина динамического пограничного слоя уменьшается вследствие сдувания его потоком. Напротив, с увеличением вязкости толщина динамического слоя увеличивается. Течение в динамическом пограничном слое может быть как турбулентным 1, так и ламинарным 2 (рис.2). Характер течения и толщина в нем (δл и δТ) определяются в основном величиной числа Re.

 

 

Необходимо отметить, что в случае турбулентного динамического пограничного слоя непосредственно у стенки имеется очень тонкий слой жидкости, движение в котором имеет ламинарный характер. Этот слой называют вязким, или ламинарным, подслоем 3.

Если температуры стенки и жидкости неодинаковы, то вблизи стенки образуется тепловой пограничный слой, в котором происходит все изменение температуры жидкости (рис. 3). Вне пограничного слоя температура жидкости постоянна t0. В общем случае толщины теплового и динамического слоев могут не совпадать (рис. 4). Соотношение толщин гидродинамического и теплового пограничных слоев определяется величиной безразмерного числа Рг = v/a. Для вязких жидкостей с низкой теплопроводностью (например, масел) Рг > 1 и толщина гидродинамического пограничного слоя больше толщины теплового пограничного слоя. Для газов Рг ≈ 1 и толщины слоев приблизительно одинаковы. Для жидких металлов Рг < 1 и тепловой пограничный слой проникает в область динамического невозмущенного потока.

 

 

К списку задач

Главная