Нестационарный теплообмен - Кошкин В.К.
Скачать (прямая ссылка):
700
600
500
т
300
4 /
// //
// "V ' s'*
яг 1
и
1д
16
1М
Ь2
0 Я *1 г
о *9 * 0 A. m * {¦
Я а* . 0 * X*
*Л° г х ¦
оЪ •of f'tf:
XX
а)
5)
Рис. 4.13. Изменение температуры стенки Тw и К для различных z/d при набросе тепловой нагрузки (qv$ = 0) для трубы с б — 0,22 мм:
I4/ — ^ =1 / —^ = 1.28; р - р.\= 21,8 • 103 Н/мй:
\Tb)l \Tb)l
10‘; (=1:(|^)2" К29; р>
Rei = 20 • 104; Re2
Rei
19-104; Re,
14,5 • 104;
14,2 -
ТЬ /1 V ‘ Ь /2
(обозначения точек см. рис. 4.11)
= 7,56 ¦ 105 II, м-
ратура тепловыделяющей трубки растет с убывающим темпом, асимптотически приближаясь к стационарной температуре, соответствующей заданному тепловому потоку. При т = const
с ростом z/d растет температура стенки и ее производная —--
дх
(рис. 4.17). Время стабилизации температуры стенки увеличивается с ростом z/d. Так, например, для представленного на рис. 4.12 опыта оно составляет ^3 с для z/d = 16,7 и ^7 с для z/d = 184. Время стабилизации температуры потока на выходе из экспериментального участка примерно равно времени стабилизации температуры стенки в последнем сечении.
При zid = const время стабилизации температуры стенки тем меньше, чем меньше тепловая нагрузка и чем больше Re.
106
;
S)
6 Z9C
Рис. 4.14. Изменение температуры (а) стенки Tw и потока на выходе Т ь ( # ) и К (б) для различных zjd при сбросе тепловой нагрузки (q v = 0) для трубы с б = 0,30 мм
(Rei= 14,MO4; Re2 = 16,8-Щ-/—) - 1,60;/—'l
\ ТЪ 11 \ Тъ /2
р{ = 14,Ы05 Н/м2; р 2 = 12,5-105 Н/м2; обозначения точек см. рис. 4.12)
1;
о 1 Z 3 4 0 1 Г,С
а) 6)
Рис. 4.15. Изменение температуры стенки Т„ и К для различных z/d при сбросе тепловой нагрузки (qv^ = 0) для трубы с б = 0,22 мм:
а - Re, - 10-10*; Re2 - 12,2-10*;/—) «=1,45;/—') =1,0;
UJl \Tbh
pj«4,71*105 И/м2; p 0 = 4,55- 10г' Н/м2; 6 — Re?i = 8,3 * !04; Re2 =
= 9,7.10*;/—\ =1,0; p= 10,2 • 10= Н/м?; p’0-
\Tb) 1 \Tb /2 2 = 9-105 Н/м9 (обозначения см. рис. 4.11)
Для трубки с б = 0,3 мм и z/d = 184 при ^ const и чис-
' Ть /2
лах Re! = 5- 104; 1,4* 105 и 2,9* 105 оно соответственно равно 15; 10 и 7 с.
С уменьшением толщины стенки время стабилизации температуры стенки падает примерно пропорционально толщине стенки. Так, например, при Re = 1,4-105 и одинаковых значениях температурного фактора и давления воздуха для z/d = 179 и
Рис. 4Л6. Изменение температуры (а) стенки Тw и потока на выходе Ть (•) и К (о) для различных z/d при сбросе тепловой нагрузки (q Vi = 0) для трубы с 6 = 0.22 мм (Rei = 33,2 ¦ 104; Re2 = 41,7* 104;
=1,52; = 1,0; р[ = 18-105 Н/м2; р2 = 17,5- 105 Н/м2;
обозначения точек см. рис. 4.11
б = 0,3 мм оно равно 10 с, для б = 0,22 мм — 7 с. В приведенных исследованиях время стабилизации температуры стенки для трубы с б = 0,3 мм изменялось в пределах от 3 до 15 с, для трубы с б = 0,22 мм — от 0,1 до 10 с.
При набросе электрической нагрузки производная
достигала максимального значения в начальный момент времени, а затем асимптотически падала до нуля. Этому соответствовало уменьшение К от максимума до 1. В исследованном диапазоне параметров через 2,5— 5 с после включения электрической нагрузки на трубке с б = 0,3 мм и через 0,5—5 с для трубки с б = 0,22 мм коэффициент теплоотдачи достигал квазистационарного значения (значение К не превышало 1,05). Время стабилизации коэффициента теплоотдачи существенно меньше времени стабилизации температуры стенки и уменьшается с увеличением Re.
При сбросе электрической нагрузки температура тепловыделяющей стенки падает с убывающим темпом, асимптотически
108
приближаясь к температуре холодного воздуха. В начале канала стабилизация температуры стенки наступает раньше, чем
TW;K'
600
500
Ш
300
о
Tw-Tb 150 W0 50 О
0TW дх '
ZOO 150 WO 50 О
V w
1Z 6 о
Л
16 w
1,Z
w
Z1 ZZ Z3 z4 zf Z6 z7 z8 Z1 ZZ z3 Z4 Z5 Z6 z7 Z6
a) 6)
Рис. 4.17. Изменение температуры стенки TWt температурного напора
(Tw — Ть)у производной теплового потока qw и коэффициента К по
длине трубы для различных значений времени т при набросе (а) и сбросе (б) тепловой нагрузки для трубы с б = 0,22 мм:
а — Rei = 13,6-104; Re2 = 11,0 • 104; (—\ =1,46; р\ = 13,6 • 105 Н/м2; р!»
\ть)ъ
- 13,9-105 Н/м2; б — Re! = 14,9- 104; Re2 = 19,5 • 104; (—- j =1,48; рГ = 18,9 X
\ть) 1
X 105 Н/м2; р ' = 19,6 • 105 Н/м2
в конце. Например, для трубы с б = 0,3 мм и Re = 2,9- 1G5 время стабилизации для z/d = 16,7 составляет 2,5 с, для zfd = 184 оно возрастает до 5,5 с. Время стабилизации температуры пото-
109
j |
5—5 ? <7
^ 1 м 1 ! 1
о,г о,б 0;8
ZM
1 1 j Г т i_q
—?0,35
Л А——о 0
т I I I I г I I I I I I
L LA
1 1
1 А-Аhj 10,9 P-j 1Л L-U*
—1
r^~A~l -t &
10~*,Вт/м
дш'10’*,Вт/м*
XXXXXXJ
1—1— p= n
-l>fepp -1 l~ n/2.9
1.,... L ..I _
Y%5s\
я
го
0,8
0,6
ом
J____I__I___L
*11
ка на выходе примерно равно времени стабилизации температуры стенки в конце канала. При т = constпо абсолютной
дт
величине тем больше, чем больше z/d (рис. 4.17). С увеличением Re время стабилизации Tw уменьшается; для 6 = 0,3 мм, z/d = = 184 и Re2 = 5,8 -104; 2* 105; 2,9- 105 оно соответственно равно 25; 8 и 6,5 с. Для одних и тех же G и qt0 время стабилизации Tw при сбросе нагрузки несколько больше, чем при набросе. Например, для Re = 5-104 и z/d = 184 при набросе нагрузки оно равно 15 с, при сбросе 25 с.
