Ламинарлық және турбуленттік қозғалыс кезіндегі жылу алмасу

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 6 бет
Таңдаулыға:

ТАҚЫРЫП 10 Ағымды жылу алмасу
Дәріс жоспары:
1. Ағымды жылу алмасуға әсер ететін факторлар.
2. Ньютон - Рихман заңы.
3. Ламинарлық және турбуленттік қозғалыс кезіндегі жылу алмасу.
4. Ұқсастық теориясынан алынған қысқаша мәліметтер.

1.Ағымды жылу алмасуға әсер ететін факторлар.
Конвективті жылу алмасу дегеніміз - бұл қатты бет пен қоршаған орта арасындағы кез келген жағдайда ламинарлық шекарасыз жүзеге асатын жылу беру процесі, ал қалған жағдайда(көлемде) жылулық тасымалдау конвекциямен жүзеге асады . Конвекцияның екі түрі бар : азатты ( табиғи ) және амалсызды. Азатты конвекцияда сұйықтық амалсыздан сыртқы күштердің ( насос , желдеткіш , жел ) әсерінен қозғалғанда, тығыздыққа байланысты қозғалады. Конвективті жылу алмасудың негізгі теңдуі Ньютон теңдеуімен сәйкес келеді, жылу мөлшері Н бетіне және t температуралар айырымдарына пропорционал :
Q=H(t1 t2), (10.1)
Мұндағы пропорционалдық коэффициенті жылу беру коэффициенті(Вт(м2К)), бір градусқа градиентте бірлікпен берілетін салыстырмалы жылу ағынынының мөлшері. Жылу беру коэффициенті былай көрсетуге болады:
(10.2)
Мұндағы -- ламинарлық шекара қабатының жуандығы .
Бұдан біз -ның аналогтық факторына көп тәуелді екенін және аналитикалық шешімі жоқ екенін көреміз. Жылу берілу коэффициентін анықтау тәжірибеде іске асады және бұл конвективті жылу алмасудың эмпиризмдік екенін дәлелдейді . Тәжірибедегі теорияны қолдану және мөлшерлілік теориялары тәжірибелік мәліметтерді жалпылауға мүмкіндік туғызады және конвективті жылу алмасу гидродинамикалық және жылу параметрлеріне тәуелділігінен полуэмпиритикалық мінезге ие болады.
2.Ньютон - Рихман заңы.
Мөлшерлілік теориясы дифференциалдық теңдеу жоқ болған кезде, яғни қазіргі процесті сипаттау қолданылады. Амалсыз конвекция шарттарында жылу беру коэффициентінің мәні кем дегенде алты тәуелсіз айнымалының функциясы бола алады: салмақ жылдамдығы u, кг(м2с); ұзындық мөлшері l; тұтқырлық
,кг(мс);жылусыйымдылық С, Дж(кгК) және тығыздық , кгм3 , жылуөткізгіштік , Вт(мК).
Тәжірибеде анықталғандай -ның Вт(м2К) бағыныштылығын -дан бастап 6 ауыспалы және сандарды (мұндағы А=10) тәжірибеден өткізу керек,мысалға А = 10; n -- бағынбайтын ауыспалы сандар.Бұдан тәжірибелер саны бір миллионға тең екенін көреміз, бұл нақты сан болмайды. Мөлшерлілік теорияларды қолдану тәуелсәз ауыспалыларды қысқартуға мүмкіндік береді . Амалсыз конвекция шарттарында жылу беру коэффициенті функция болып келеді
= (u, l, , С, , ). (10.3)
Толық дифференциал мынаған тең:
. . (10.4)
Келесі өлшемсіздерге ( салыстырмалымен ) өту үшін тұрақты о-ден басқа өзгергіш мөлшерлер қажетті болады. Aлынған теңдеуді -ға бөлеміз және бір уақытта сәйкес белгілерге (ll; uu; т.с.с ) бөлеміз және көбейтеміз, сонда
. . (10.5)
Жеке туынды арақатынастарын тұрақты деп есептейміз :
; ; ...; ,
Сонда мынаны аламыз
. . (10.6)
Алынғанды интегралдаймыз :
ln =iu ln u+il ln l+...+i ln +ln C0 (10.7)
Потенциалдасақ,мынаны аламыз
. . (10.8)
Қажетті шартпен алынған жалпы шешім тұрақты С0 немесе оның кері мөлшері болуы керек :
. . (10.9)
Бұл теңдеу бірліктер жүйесіне тәуелді болмайды , ал С0 өлшемсіз болғандықтан, барлық өлшеулердің бірліктері ( оңңан ) 0 дәрежеге теңдеуге кіреді, яғни мөлшерліліктің жоғына байланысты

3.Ламинарлық және турбуленттік қозғалыс кезіндегі жылу алмасу.
Жылу берудің тегіс құбырларда күшейе түсуі ағын тәртібіне байланысты, мына мөлшермен анықталады Re=ωdν. Егер ReReкр болса, онда ағын тәртібі ламинарлық . Сұйық құбыр бойымен қозғалғандағы формула: Reкр=2103 . Турбулентті ағын Re104, ал Re=21031104 ауыспалы тәртіпке сәйкес келеді.ағым дамыған турбулентті тәртібі орналастырады . Мұндағы Re -- Рейнольдс критерийі тұтқырлық күші мен инерция күшінің қатнасын сипаттайтын сұйық қозғалысы гидродинамикалық ұқсастық тәртібі параметрі.
Ламинарлық қозғалыс құбыр қимасында және ағымдағы сұйықтың тығыздығының өзгеруі кезінде температура әжептәуір өзгеріске ұшырайды. Содан кейін жылу тасушы амалсыз қозғалыс еркін қозғалысқа айналады. Грасгоф интенсивті еркін қозғалысты сипаттайды. Құбырдағы сұйықтық амалсыз ламинарлық жылу беру қозғалысы кезінде құбырдың орташа ұзындығы коэффициенті,еркін қозғалысты ескере отырып Nu критерийімен анықталады:

(10.10)

Академик М.А. Михеев ұсынған теңдеу (10.10) Re2000 жағдайында құбырларда және каналдарда жылу беруді бағалау үшін және жабысқақ гравитациялық тәртібінде қолданылады. Бұл теңдеуде құбырлардағы және әртүрлі көлденең қима каналдарындағы орта жылу беруді анықтайды . Оны анықтау үшін құбырлардың диаметрі немесе каналдың эквиваленттік диаметрі керек:

dэ=4FP, (10.11)

Мұндағы P -- канал периметрі :
F -- көлденең қиманың ауданы .
Коэффициент εl формулада (10.11) ld тәуелді болады мұндағы l -- құбыр ұзындығы . ld50, εl=1 қысқа құбырларда ld тәуелділігінді :

Кесте 4.4
εl коэффициенті мәні

1
2
5
10
15
20
30
40
50
l
1,9
1,7
1,44
1,28
1,18
1,13
1,05
1,02
1

Турбулентті тәртіпті ағын кезінде сұйықтықтың өте қарқынды араласады және табиғи конвекция интенсивті жылу алмасуға әсер етпейді. ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.