ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Безразмерные параметры (числа подобия), характеризующие процессы конвективного теплообмена из "Тепломассообмен Изд3" В математическое описание процессов конвективного теплообмена входит большое число размерных величин независимые переменные (координаты и время), зависимые переменные (температура, скорость жидкости и давление), а также параметры (физические свойства жидкости) и величины, входящие в условия однозначности (характерный размер /ц, характерная скорость 1 0, характерный температурный напор между средой и поверхностью твердого тела Эд и др.). Единицы величин выбираются произвольно. Явления природы, к числу которых относится процесс конвективного теплообмена, от единиц величин не зависят. Следовательно, если получено решение какой-либо задачи конвективного теплообмена, оно всегда может быть записано в безразмерной форме. При этом параметры задачи группируются в безразмерные комплексы. Примером такого комплекса, оказывающего влияние на температурное поле в твердом теле, может служить число В1. [c.139] Число и структуру безразмерных параметров можно получить либо методом размерностей, либо путем приведения математического описания процесса к безразмерному виду. Знание этих безразмерных параметров имеет особое значение для изучения процессов конвективного теплообмена. [c.139] Рассмотрим следующую задачу (рис. 4.6) твердое тело с постоянной температурой поверхности омывается потоком жидкости, температура которой вдали от тела равна Т , скорость потока составляет ид. Характерный размер тела обозначим /р. [c.139] Первый комплекс называют числом Рейнольдса, второй — числом Пекле. Граничные условия безразмерных параметров не содержат вдали от трубы скорость у = 1, температура 0 = 0 на поверхности трубы у = О, а0 = 1. [c.140] Проанализируем полученные результаты. Так как мы приняли, что физические свойства жидкости постоянны, гидродинамическую задачу можно рассматривать отдельно от тепловой. В этой задаче один безразмерный параметр — число Ке. Он полностью определяет картину обтекания твердого тела. При фиксированном значении Яе безразмерные переменные и и р зависят от координат х, у, г и времени х, а в стационарных условиях — только от координат. Следовательно, во всех случаях, которые характеризуются различными значениями Уд, /д и V и одним и тем же числом Ке, распределения скорости и давления вблизи тела будут подобны друг другу. В связи с этим число Ке называют числом (или критерием) подобия. Коэффициент гидравлического сопротивления при обтекании тел одной и той же формы зависит только от числа Ке. [c.141] Режим течения жидкости может быть ламинарным или турбулентным. Ламинарный режим течения наблюдается при относительно малых числах Ке, а турбулентный — при больших. Переход от одного режима к другому происходит при определенном (критическом) значении Ке = Ке р. [c.141] При увеличении Ре область влияния молекулярного переноса теплоты сужается, и при очень больших числах Ре она приобретает вид тонкого теплового пограничного слоя. [c.141] Температуропроводность а характеризует скорость распространения теплового возмущения, а вязкость V — скорость переноса количества движения. Следовательно, число Рг характеризует соотношение скорости переноса теплоты и количества движения. [c.142] Здесь Gr — число Грасгофа-. [c.143] Отметим, что число и структуру безразмерных параметров процесса можно получить методом размерностей. [c.144] В основе метода размерностей лежит л-теорема зависимость между п размерными величинами, с помощью которых описывается данное физическое явление, может быть представлена в виде зависимости между безразмерными комплексами, число которых т = п - к (к — число величин, имеющих независимые размерности). [c.144] Вернуться к основной статье