ТЕПЛОМАССООБМЕН

Контрольная работа №2

Контрольные вопросы

 

 

8. Перечислите    определяющие    и   определяемые критерии подобия   для   процессов   конвективного   теплообмена    при свободном и вынужденном движении жидкости.

 

Ответ:

При  вынужденном движении жидкости для   процессов   конвективного   теплообмена    определяющие числа подобия – число Рейнольдса и число Прандтля:

число Рейнольдса   определяет гидромеханическое подобие течений теплоносителей

,

где w0 — характерная, обычно средняя скорость жидкости или газа в начальном сечении системы; l характерный геометрический размер системы (например, диаметр канала, длина пластины и т. д.); ν кинематический коэффициент вязкости теплоносителя. Число Прандтля является теплофизической характеристикой теплоносителя. Оно составлено лишь из физических параметров:

.

При равенстве чисел Re условие одинаковости чисел Рг обеспечивает тепловое подобие, т. е. подобие полей температурных напоров и тепловых потоков во всем объеме рассматриваемых систем.

Согласно теории подобия у подобных процессов должны быть одинаковы также и определяемые числа подобия. В процессах конвективного теплообмена в качестве определяемого выступает число Нуссельта Nu, характеризующее интенсивность процесса конвективного теплообмена:

.

При  свободном движении жидкости для   процессов   конвективного   теплообмена    определяющие числа подобия –  число Прандтля и число Грасгофа:

Стационарные процессы свободной конвекции будут подобны, если выполняются условия:

Gr = idem;                           Pr = idem.       (1)

Число Грасгофа Gr характеризует относительную эффективность подъемной силы, вызывающей свободно-конвективное движение среды; оно имеет вид:

,                    

где g — ускорение свободного падения; β — температурный коэффициент объемного расширения среды; Δt— характерный температурный напор; l — характерный линейный размер системы; ν — кинематический коэффициент вязкости.

Число Рг является теплофизической характеристикой теплоносителя:

                             

Условия (1) обеспечивают подобие процессов свободной конвекции, т. е. подобие полей температурных напоров, тепловых потоков и скоростей в геометрически подобных системах. При выполнении этих условий определяемое число подобия — число Нуссельта Nu — также оказывается одним и тем же в таких системах:

Nu =  = idem.

Число Рейнольдса и число  содержат величині, являющиеся функциями процесса: скорость w, перепад давлений Δр и коэффициент теплоотдачи α. Как и число Нуссельта это определяемые числа подобия.

К списку задач

Главная