Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Энергетика -> Кошкин В.К. -> "Нестационарный теплообмен " -> 9

Нестационарный теплообмен - Кошкин В.К.

Кошкин В.К., Калинин Э.К., Дрейцер Г.А., Ярхо С.А. Нестационарный теплообмен — М.: Машиностроение, 1973. — 328 c.
Скачать (прямая ссылка): nestacionarniyteploobmen1973 .djvu
Предыдущая << 1 .. 3 4 5 6 7 8 < 9 > 10 11 12 13 14 15 .. 110 >> Следующая

Tw = Th.
(1.50)
так как изменение плотности за время прогрева
Ар = Ро—р = рР(Г— Г0) ^ Рр -f-Дт*
дх
(1.51)
27
Т Стенка ~ 0,095
О
а)
6)
в)
г)
ж)

13у
%
'¦уЩШШШШ-
Стенка
0,095
40
го
® Таким образом, из анализа механизма воздей-
g ствия тепловой нестационарности на структуру тур-
S булентного потока газа следует, что критерием это-
го воздействия может быть безразмерный параметр
2 ^ к У
о К | ?
' Н я я
1 ел " 1-1
VO О
Н !М Щ S S J'i г * т_ 1
дх о)0Re ¦
0 ” % 1 I «
* к « о
ф При исследовании нестационарного теплообмена
1 при турбулентном течении газа число Ктг по урав-
?* 5 if! я нению (1.52) следует ввести в уравнение (1.39)
S | вместо числа Ктт по уравнению (1.42) или Кт по
s уравнению (1.45). Возможно потребуется корректи-
Л 1*ог“ I ровка показателя степени (1,75) при числе Рейса "Ills: нольдса в уравнении (1.52).
При неизотермическом течении газа следует учитывать также механизм порождения турбулентности, обусловленный сжимаемостью газа. Из сравнения уравнений баланса турбулентной энергии для сжимаемой и несжимаемой среды [55] видно, что в
§ g О « 3 3
Кт г = ^.—(1.52)
о 2
•• 2 к* * * <
и | х 1 первом случае, помимо члена ’V ’V , су-
! О от ^ ^ ^ i (/ д*;
» к ^ 1 — 1 — 1 1
о 1 щественную роль в порождении турбулентной энер-
.я||> ? ” ^^| гии могут играть члены
И & 5 Н г5
<П ^ 'Ф о
а w I 2°
^ к С4 ° ~
5 Н ~ W 5 ^ га
m О О... g J «
^ Ч О <и с- г I
! о н 2 у *¦— 1
2(р
К о ! а
2 а«
где Fi — проекция осредненной плотности массовых сил на ось ОXi (обычно F равно ускорению силы тяжести g); рw't — компоненты средней плотности I Зо турбулентного потока массы; р = р + р'. Рассмот-
О О) *
511 1 5
О Soo О SS ч % СО
Ои"-. ЕС R S Я « Я [г
,.ао
Л 0J О
н sSs
О as s Я
О о а я
I О
GQ I
1-я§В. Рим лишь те пульсации плотности, которые опреде-ляются неизотермичностью потока.
Из уравнения (1.51) следует
р' = р — р = — Рр Т/
тогда
I pill в—2й»,т я—
К I t==l
dw;
s * « 2 Я о
I -я §
Я д 53 С\),& ><
Пульсация температуры может быть следствием трех воздействий:
29
1) градиента температуры Г[ —(/* — масштаб пульса-
dxt
ций в направлении оси Ох*);
2) прогрева жидкости около стенки (при Tl0 = const) за время между выбросами;
3) прогрева жидкости около стенки вследствие нестационарного изменения Tw за время между выбросами.
Если, используя данные работы [100], принять частоту выбросов по уравнению (1.47), толщину прогреваемого газа (см. рис. 1.2)
i/t
у+=—---------— = —\/ — Re ^20,
* v d у 8
то оценка для числа Фурье этого слоя газа будет
Ро = — ~ а О'З ^el ~ . IQ3
б2 8-4(Ш2а)0 Re1*75 ~~ &
Для различных газов в зависимости от давления и температуры а меняется в широких пределах примерно от 10~6 до 10-3 м2/с. При d = 0,01 -f- 0,1 м?о = 10-1 -5- 104.
Таким образом, для малых d и больших a (Fo 1) за Ат* вся жидкость в области 5 (рис. 1.2) успеет прогреться, а при больших d и малых a (Fo <С 1) нагреваются прилегающие к стенке слои. Следовательно, увеличение диаметра трубы при прочих равных условиях может уменьшить выработку турбулентности за счет рассматриваемого механизма.
Тогда согласно [49] при Fo > 1, т. е. d < 0,1, У а м, практически вся жидкость в области 5 на рис. 1.2 успеет прогреться до температуры стенки при условии Tlc = const. Это дает Т' = = Ти- — Г0, где Т0 — начальная температура жидкости в области 5 (см. рис. 1.2). При Fo < 1, т. е. d > 0,1 У а м, приближен-
т___j
но примем --------— =&Fo или
Tw-T0
а ( Tw ' ^0)
й2щ
При нестационарном изменении Tw (линейном за время между выбросами) также примем, что прогрев жидкости в области 5 (см. рис. 1.2) происходит за счет теплопроводности. Тогда [49]
Т_ IdTv др
Г0 I дг Г0 '
или, приближенно аппроксимируя эту функцию линейной с учетом оценки для Fo, получим
—L = — .—_— при Fo < 1 (rf >0,1 У а м)
Tw " дх Tw d2oy0(o
30
и
при Fo > 1 (d < 0,1 У а м).
Из этих оценок следует, что порождение турбулентности, вызванное сжимаемостью среды и нестационарностью Tw, будет
^ cooRe1’75 и d (пока Fo < 1). Эти эффекты можно учесть введением безразмерных параметров типа
где 1 < п < 1,75, так как пульсации w\ растут с ростом Re; gi — проекция ускорения силы тяжести на ось, в направлении которой вклад сжимаемости наибольший; go — модуль ускоре-
может оказаться существенным.
Анализ использования различных критериев для обобщения экспериментальных данных по нестационарной теплоотдаче дан в гл. 4.
Из приведенного выше анализа следует также, что в случае турбулентного течения газов в условиях нестационарного теплообмена уравнение (1.40) должно включать число Ктг, т. е.
Если экспериментально (или теоретически из решения трехмерных задач) будут (по крайней мере, для определенного класса законов изменения Т1С) найдены эмпирические зависимости
(1.39), (1.40) или (1.55), то применение одномерной теории для инженерных расчетов нестационарного теплообмена будет также эффективно, как и для стационарного. В этом случае, например, решение нестационарной задачи теплопроводности (1.7) с граничным условием третьего рода (1.19) методом последовательных приближений не вызывает каких-либо принципиальных трудностей.
Предыдущая << 1 .. 3 4 5 6 7 8 < 9 > 10 11 12 13 14 15 .. 110 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed