Теплоотдача при свободном движении жидкости в ограниченном пространстве.

При свободном движении жидкости в неограниченном пространстве рассматривается одно явление – нагрев жидкости. Охлаждение жидкости происходит вдали от стенки и не влияет на теплоотдачу. При свободном движении в ограниченном пространстве нагревание и охлаждение жидкости протекают вблизи друг друга и разделить их невозможно, поэтому весь процесс и нагрев, и охлаждение рассматривается в целом. Вследствие ограниченности пространства и наличия восходящих и нисходящих потоков, условия движения сильно усложняются. Они зависят от формы тела и геометрических характеристик пространства, а также от рода жидкости и интенсивности процесса теплообмена (температуры и температурного напора).

 

Горизонтальные щели

Процесс определяется расположением нагретых и холодных поверхностей.

1. Нагретая поверхность расположена сверху:

                                                                     >

 

                     

Свободное движение жидкости не наблюдается. Теплота передается теплопроводностью через жидкость и излучением.

2. Нагретая поверхность расположена снизу:

 

Возникают конвекционные токи.

При  - наблюдаются чередующиеся между собой нисходящие и восходящие токи, поле потока имеет ячеистую структуру.

При - наступает развитое турбулентное движение.

 

Вертикальные щели

В вертикальных щелях свободное движение зависит от толщины щели (), то есть от расстояния между стенками. Если  между щелями велико, то характер свободного движения такой же, как и у неограниченной пластины.

1) Если > , то на левой стороне стенки возникает восходящий ток, а на правой соответственно нисходящий ток.

    

                                                                                                 

2)Если ширина щели мала, внутри щели возникают циркуляционные контуры.

Горизонтальные цилиндрические прослойки.

                  

                                                                                      >

 

 

                            

                             

                                                                           <

 

 

       

   В нижней части трубы жидкость находится в покое.

   Свободное движение в этих щелях развивается в зоне, расположенной выше кромки нагретой поверхности.

 

Расчет теплоотдачи в щелях.

При расчете теплоотдачи в щелях, сложный процесс переноса теплоты через щели заменяют эквивалентным процессом теплопроводности.

 Вт/м²

Вводят понятие:  ,

где  - коэффициент конвекции. Он характеризует влияние конвекции на перенос теплоты через щель;

 - эквивалентный коэффициент теплопроводности, ;

 - коэффициент теплопроводности жидкости,  .

1) Если число  < 10³, то =1; =

Передача теплоты происходит только теплопроводностью.

2) Если 10³< <10⁶, то =

3) Если 10⁶< <10¹⁰, то =

 

Михеевым И.М. предложена формула для расчета  для всей области комплекса .

Для ориентировочных расчетов коэффициент конвекции можно определить как =

  Определяющий размер при расчетах - толщина воздушной прослойки ; за определяющую температуру принята средняя температура:

.

 

 

ТЕПЛООБМЕН ПРИ КИПЕНИИ ЖИДКОСТИ