ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Передача тепла конвекцией (конвективный теплообмен) из "Основные процессы и аппараты Изд10" В отличие ОТ твердых тел газы излучают не с поверхности, а из объема слоя газа. При излучении двух газов в одной и той же полосе спектра излучение одного из газов частично поглощается другим. [c.275] Значения бг для различных газов в виде графиков зависимости бр от температуры Т и параметра р1 приводятся в справочной и специальной литературе. [c.275] Формула (VII,26) получена для случая, когда длина пути всех лучей до поглощающего энергию элемента стенки адинакова. В других случаях в расчет следует вводить эквивалентную толщину слоя, равную учетверенному объему слоя 47, деленному на поверхность Р стенки /экв = АУ Р. При переменной температуре газа учитывается его среднегеометрическая температура Т = VТнТ к. °К. где к Т — начальная и конечная температуры газа. [c.275] Приведенные выше зависимости относятся к чистым газам. Промышленные газы часто бывают загрязнены пылью, частицами сажи и механических примесей. Эти частицы обладают значительной поверхностью и собственным спектром излучения, что приводит к весьма существенному возрастанию количества тепла, передаваемого газом путем излучения. Методика расчета теплойЭлучения запыленных газов изложена в специальной литературе . [c.275] Перенос тепла конвекцией тем интенсивнее, чем более турбулентно движется вся масса жидкости и чем энергичней осуществляется перемешивание ее частиц. Таким образом, конвекция связана с механическим переносом тепла и сильно зависит от гидродинамических условий течения жидкости. [c.275] ЭТО объясняется тем, что вблизи стенки образуется тепловой пограничный слой, подобный гидродинамическому пограничному слою (см. стр. 47), но, как правило, отличающийся от последнего по толщине. [c.276] Если за пределами внешней границы теплового пограничного слоя преобладающее влияние на теплообмен оказывает турбулентный перенос, то в самом слое, по мере приближения к стенке, все большее значение приобретает теплопроводность, а в непосредственной близости от стенки (в весьма тонком тепловом подслое) перенос тепла по нормали и стенке осуществляется только теплопроводностью. [c.276] Так же как и турбулентная вязкость (см. стр. 47), турбулентная теплопроводность обусловливается не физическими свойствами среды, а конфигурацией и размерами поля температур, значениями осредненных скоростей турбулентного движения и другими внешними факторами. Значения А, во много раз превышают значения А,, так как в ядре потока количество тепла, переносимое турбулентными пульсациями, гораздо больше, чем при переносе путем теплопроводности. [c.276] Интенсивность переноса тепла в ядре потока за счет Я,, определяется коэффициентом турбулентной температуропроводности От — Ят/ср. Величина уменьшается вблизи стенки и на самой стенке обращается в нуль. Обычно принимают, что граница теплового пограничного слоя соответствует геометрическому месту точек, для которых г = а, а внутри подслоя а а , причем в пограничном тепловом подслое можно пренебречь количеством тепла, переносимым турбулентными пульсациями, и считать, что величина а целиком определяет перенос тепла. [c.276] Величины а и От являются аналогами известных из гидродинамики величин кинематической вязкости V и турбулентной вязкости Численные значения соответственно а, и а также а и V в общем случае не совпадают, чto и обусловливает различие толщин теплового и гидродинамического пограничных слоев (б гепл + рис. УП-8). Эти слои совпадают по толщине только при V = а. Поскольку отношение /а представляет собой (стр. 281) критерий Прандтля (Рг /а), то, очевидно, толщина теплового и гидродинамического слоев одинакова только при Рг = 1. Отсюда следует, что при Рг = 1 соблюдается подобие поля температур и поля скоростей, а критерий Прандтля можно рассматривать как параметр, характеризующий подобие этих полей. [c.276] Приведенная выше схема механизма переноса тепла (рис. УП-8) лишь приближенно отражает сложную структуру поля температур в условиях конвективного теплообмена. [c.277] Для интенсификации конвективного теплообмена желательно, чтобы тепловой пограничный слой был возможно тоньше. С развитием турбулентности потока пограничный слой становится настолько тонким, что конвекция начинает оказывать доминирующее влияние на теплообмен. [c.277] Коэффициент пропорциональности а в уравнениях (УП,27) и (УП,27а) называется коэффициентом теплоотдачи. Величина а характеризует интенсивность переноса тепла между поверхностью тела, например твердой стенки, и окружающей средой (капельной жидкостью или газом). [c.277] Таким образом, коэффициент теплоотдачи а показывает, какое количество тепла передается от 1 л поверхности стенки к жидкости или от жидкости к I ж поверхности стенки) в течение / сек при разности температур между стенкой и жидкостью / град. [c.277] Вследствие сложной структуры потоков, особенно в условиях турбулентного движения, величина а является сложной функцией многих переменных. [c.277] Вследствие сложной зависимости коэффициента теплоотдачи от большого числа факторов невозможно получить расчетное уравнение для а, пригодное для всех случаев теплоотдачи. Лишь путем обобщения опытных данных с помощью теории подобия можно получить обобщенные -(критериальные) уравнения -для типовых случаев теплоотдачи, позволяющие рассчитывать а для условий конкретной задачи. [c.278] Для определения коэффициента теплоотдачи необходимо знать температурный градиент жидкости у стенки, т. е. распределение температур в жидкости. Исходной зависимостью для обобщения опытных данных по теплоотдаче является общий закон распределения температур в жидкости, выражаемый дифференциальным уравнением конвективного теплообмена. [c.278] Дифференциальное уравнение конвективного теплообмена. Выделим в установившемся потоке жидкости элементарный параллелепипед с ребрами йх, йу и йг (см. рис. УП-2). Пусть плотность р жидкости, ее коэффициент теплопроводности % и удельная теплоемкость Ср постоянны. Температура (жидкости изменяется вдоль граней параллелепипеда. Проекции скорости движения гю жидкости на оси координат х, у и г составляют гю , Шд и Шг соответственно. [c.278] Рассмотрим уравнение теплового баланса параллелепипеда, принимая, что все подведенное к нему тепло затрачивается только на изменение энтальпии параллелепипеда. Тепло переносится в жидкости путем конвекции и теплопроводности. [c.278] Уравнение (VII,29) представляет собой дифференциальное уравнение конвективного теплообмена, которое называется также уравнением Фурье — Кирхгофа. Эго уравнение выражает в наиболее общем виде распределение температур в движущейся жидкости. [c.279] Вернуться к основной статье