Оглавление:
Свободная конвекция в жидкости, заключенной между двумя плоскими стенками
- Горизонтальная стена. * Если температура верхней пластины выше, чем у нижней пластины, естественная конвекция в жидкости, заключенной между двумя параллельными горизонтальными пластинами, не будет occur. In в этом случае тепло течет от верхней пластины к нижней пластине, а температура жидкости постоянна в горизонтальном слое и увеличивается в вертикальном направлении. Показанное температурное поле обусловлено тем, что менее плотный слой находится поверх более плотного слоя.
Состояние полностью стационарное и не вызывает конвекционных течений. Тепло передается только за счет теплопроводности (излучение не учитывается), а температурный профиль является линейным. Это положение может быть нарушено только вблизи края пластины. Если жидкость окружена 2 горизонтальными поверхностями, то положение будет превосходным. Температура горизонтальной поверхности будет ниже, чем»ниже».
Для простых однокомпонентных систем калорическое уравнение связывает внутреннюю энергию с любыми двумя из трёх параметров. Людмила Фирмаль
Теперь тепло течет в направлении от нижней поверхности жидкости к верхней, и это приводит к неустойчивому состоянию в случае жидкости, плотность которой уменьшается с увеличением температуры. Конвекция происходит до тех пор, пока произведение числа кузнечиков и числа саженцев невелико, но когда этот параметр достигает значения около 1700, своеобразный случай свободной конвекции можно наблюдать на рисунках 11-12 (рисунок получен по X). Поток становится видимым с помощью мелких частиц алюминия в жидкости;) поле потока имеет ячеистую структуру с почти правильными гексагональными ячейками.
Внутри этих клеток поток движется вверх и назад по периферии клетки. Это состояние потока поддерживается до тех пор, пока произведение числа кузнечиков и числа плантаторов не превысит 47 000.При превышении этого значения поток изменяется случайным образом и становится турбулентным. Теоретически рассчитано нижнее граничное число Рейнольдса для которого установлен этот тип течения Лей (1916) после того, как Беннард впервые наблюдал в 1900 году. Поэтому параметр GR Pr, используемый в отношении этого типа (потока), часто интерпретируется как число Rsley. Вертикальная стена.
Если жидкость заключена между 2 вертикальными стенками, то естественно, что высота стенок является важным геометрическим параметром, а расстояние между ними равно expected. In в безразмерном представлении, соответственно, помимо числа глашов, отображается связь между высотой и расстоянием. Grb <124(Pr) −2(20/21 4-Pr) (L / b), где L-высота слоя, b-его толщина, температура чаще всего Рис. 11-12.Образец клеточного течения, вызванного естественной конвекцией в горизонтальном воздушном слое (s Zidentopf и Prandtl) [L. 371].
Псевдоожиженный слой уменьшается линейно в направлении, перпендикулярном 2 стенкам[L. 221].Вблизи Нижнего и верхнего краев воздушного пространства наблюдается отклонение от линейного перепада температур. Отклонение распространяется почти на высоту, равную расстоянию B между «стенами».За исключением областей вблизи краев, теплопередача равна теплопередаче, которая может быть рассчитана с чистой теплопроводностью.
- 11-13.Схема развития пограничного слоя и температурного профиля Различные пограничные слои могут наблюдаться при больших значениях произведения Gr ^ Pr. Наблюдение температурного поля с помощью интерферометра Маха-Зендера показывает конфигурацию, как показано на рисунке. 11-13.Пограничный слой растет вверх на горячей стенке, а пограничный слой растет вниз вдоль Холодной Wall. At в центральном ядре мы обнаружили, что температура постоянна в направлении, перпендикулярном 2 стенкам.
В области 2 пограничных слоев характер изменения температуры аналогичен характеру изменения температуры в свободном конвективном пограничном слое на другой вертикали surface. It также было установлено, что толщина 2 и коэффициент теплопередачи пограничного слоя рассчитывались для каждой отдельной пластины равной температуре потока ядра в при той же температуре поверхности и на высоте, где учитывается температура от внешнего края пограничного слоя и не более 20%.Это состояние сохраняется даже при уменьшении значений Gr и Pr до тех пор, пока приблизительно 2 пограничных слоя не соприкоснутся.
Уравнение, выражающее функциональную зависимость внутренней энергии от параметров состояния, носит название калорического уравнения состояния. Людмила Фирмаль
Однако, в отличие от индивидуальных условий Охлажденная платформенная жидкость между горячим и хозяином в бесконечном потоке липких стен. Температура не является постоянной 2. Ядро b Ян пространства между вертикальными стенками, и Направление вверх. Э. Шмидт. 222]было сообщено интересное наблюдение. Передача тепла через вертикальный жидкостный слой от горячей поверхности к холодной поверхности, пространство между 2 Вертикальная стена разделена на небольшие участки тонкими горизонтальными стенками.
Вышеупомянутый факт, что пограничный слой развивается при достаточно большом значении Gr * Pr, объясняет это наблюдение. Теплые и холодные пограничные слои в основном начинаются с каждой горизонтальной перегородки, а » пограничные слои обеих стен остаются тоньше, чем если бы они перемещались по всей высоте стены. Инженерные конструктивные расчеты в первую очередь связаны с определением суммарного теплового потока через слои жидкости различной формы, от горячего до холодного.
Эта зависимость теплового потока рассматривается в слое жидкости, окруженном двумя концентрическими цилиндрами. Краусрдх. 223]показал, что средний тепловой поток на единицу площади может быть выражен в первом приближении соотношением 1 между цилиндрическим и плоским горизонтальными или вертикальными слоями. Средний тепловой поток qₘ за единицу времени и площади такого слоя характеризуется условно как «эквивалентная теплопроводность Xe» и определяется по формуле: Где B-толщина слоя. tₕ-температура горячей поверхности. tc-температура низкотемпературной поверхности.
Для цилиндрических слоев тепловой поток qₘ определяется средней площадью поперечного сечения слоя (радиусом rₘ). На рис. 11-14 показан график зависимости продукта Gr * Pr. Где Gr&берется толщина слоя b и разность температур th_tc. Бекман и клеточный цех представляют собой цилиндрические слои, а результаты технологических экспериментов, проведенных другими авторами в плоском слое, хорошо согласуются с сплошными линиями.
В области Xe / X = 1 передача тепла через слои происходит только за счет теплопроводности. отклонение от% e / A= 1 означает наличие конвекции в общем тепловом потоке. Кор. Отношения, показанные линиями, могут быть использованы в качестве первого приближения других геометрий. 11-14.Эквивалентная теплопроводность свободной конвекции через слой жидкости[L. 3721.
Смотрите также:
| Турбулентный перенос тепла на вертикальной пластине | Смешанная свободная и вынужденная конвекция |
| Вывод уравнении пограничного слоя | Конденсация |
