ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теплоотдача к неньготоновским жидкостям из "Теоретические основы типовых процессов химической технологии" При естественной конвекции движущая сила, обусловливающая движение жидкости, возникает вследствие различия ее плотности из-за изменения температуры в пространстве. При естественной конвекции вблизи нагретой стенки жидкость движется вверх, а около холодной — вниз. Температура изменяется как по сечению, так и по высоте. Чтобы найти профиль скоростей движения жидкости между двумя параллельными вертикальными стенками, рассмотрим сечение находящееся на высоте, достаточно удаленной от входа (рис. IV. 8). [c.305] Таким образом Ре зависит от Ог, т. е. гидродинамическая обстановка в процессах теплообмена при естественной конвекции определяется значением критерия Ог. [c.306] Левая часть этого равенства выражает количество теплоты, подведенное к восходящей половине потока на высоте йу и обусловливающее повышение его температуры на й1, а правая часть — количество теплоты, переданное на высоте йу от стенки к жидкости за счет разности их температур Д/ (а — коэффициент теплоотдачи от стенки к жидкости). [c.306] Таким образом, при естественной конвекции критерий Нуссельта является функцией произведения критериев Грасгофа и Прандтля, что хорошо согласуется с опытными данными. [c.307] Принципиальное отличие неньютоновских жидкостей от ньютоновских заключается в анизотропии их свойств, возникающей в результате неоднородностей полей напряжений сдвига, температур и концентрации в движущейся жидкости. Фактором, определяющим транспортные свойства (вязкость, теплопроводность, коэффициент диффузии) неньютоновских жидкостей, является структурирование. Структура жидкости может изменяться не только вследствие изменения напряжений сдвига, но и при изменении температуры и состава, которые оказывают больщое влияние на интенсивность взаимодействия частиц. Учет изменения транспортных свойств по сечению и длине потока — довольно сложная задача, поскольку константы, входящие в выражения, используемые для описания реологических свойств неньютоновских жидкостей, оказываются функциями температуры. [c.309] В связи с отмеченными особенностями неньютоновских жидкостей при расчете теплоотдачи приходится прибегать к ряду упрощающих предположений. [c.309] Граничные условия определяются следующими равенствами при г = Я Я — радиус трубы) и л О / = /ст и Т = 1 при X = 0 / = /н и Г = 0. Последнее условие означает, что на входе в трубу температура по сечению потока постоянна и равна /н. Решением уравнения (IV. 48) является функция Т — [х, г), описывающая поле температур в потоке жидкости. Для получения этого решения нужно проинтегрировать уравнение (IV. 48) с учетом гидродинамической обстановки, которая характеризуется зависимостью Шх = х, г), описывающей поле скоростей. [c.309] Если принять, что W p, п ц а — постоянные величины, то уравнение (IV. 49) можно проинтегрировать с помощью метода разделения переменных, по которому решение ищется в виде произведения двух функций Т = M x)N r). Допущение о постоянстве w p означает, что изменения объема жидкости не происходит, т. е. жидкость несжимаема. При постоянстве п и а реологические и теплофизические свойства жидкости во всем потоке неизменны. С учетом рассмотренных выше особенностей неньютоновских жидкостей очевидно, что принятое допущение должно приводить к приближенному результату при интегрировании уравнения (IV.49). Погрешность, возникающая в связи с этим допущением, тем ниже, чем меньше интервал изменения температур. Аргументом в пользу применения уравнения (IV. 49) является возможность выполнения расчета поинтервальным методом при значительном диапазоне изменения температур. Расчет проводится для отдельных участков трубы, в пределах каждого из которых уравнение (IV. 49) применимо с желаемой точностью. [c.310] В формуле (IV. 50) вычисляется при температуре жидкости, а /Пет — при температуре стенки. Отношение учитывает деформацию профиля скоростей вследствие неизотермичности потока. Формула (IV. 50) согласуется с опытными данными в следующих интеовалах изменения переменных величин 0,18 /г 0,70 100 Gz 2050 0,65 Re 2100. [c.311] Условия перехода неньютоновской жидкости от ламинарного режима движения к турбулентному значительно сложнее, чем для ньютоновских жидкостей. Критическое значение критерия Рейнольдса Рбкр для неньютоновских жидкостей зависит от индекса течения п. Так, Ке р = 2100 при п = 1 уменьшается до Кекр = = 1400 при п = 0,65. [c.312] Вернуться к основной статье