Оглавление:
Перенос тепла в жидких металлах
- Передача тепла жидкого металла В этом разделе мы поговорим о теплопередаче жидкого металла, так как этот вид теплопередачи имеет определенные особенности. Значение теплопроводности жидкого металла значительно больше, чем у других жидкостей, и, конечно, число Прандтля очень мало, которое составляет 0, 005〜0, 03. Теплопроводность высокая, что является главным фактором в процессе объединения теплопроводности и конвекции.
Для ламинарного течения в трубах решение, полученное в§ 7-7, может быть применено к жидкому металлу и другим жидкостям вплоть до берега, пока вывод этих уравнений не ограничит число Прандтля. В зависимости от этих зависимостей номер nuselt для указанного условия потока равен constant. In кроме того, значение этих констант различно, когда температура стенок постоянна и когда тепловой поток постоянен. Однако, длина начального участка потока жидкого металла、 Номер прандла.
Энергию системы в поле внешних сил в состав её внутренней энергии не включают при условии, что термодинамическое состояние системы при перемещении в поле этих сил не изменяется. Людмила Фирмаль
Это означает, что перераспределение температурного поля занимает небольшую площадь, поэтому в некоторых случаях осевой градиент температуры в направлении потока будет таким же, как и радиальный градиент температуры. Это особенно верно, если число Рейнольдса мало. Для таких величин решение термина 7-7 нуждается в корректировке. Это очень важно, так как при их выводе продольный теплообмен не учитывается ■ Течение пограничного слоя исследовалось в§ 7-3.
Расчеты проводились в предположении, что пограничный слой потока толще термического пограничного слоя, и было установлено, что это условие выполняется для жидкостей с числом Прандтля больше 1. В этой области отношение толщины пограничного слоя потока к толщине теплового пограничного слоя оказалось пропорциональным кубическому корню числа Прандтля. Экстраполируя этот результат на количественно низкое число Прандтля, приходим к выводу, что в случае жидких металлов термический пограничный слой значительно толще пограничного слоя потока.
Расчет, показанный в § 7-3, также может быть выполнен в этом случае. Однако, основываясь на следующих соображениях, сделанных грошем, очень легко получить приближенное решение самого уравнения энергии пограничного слоя. Большая часть температурных полей в пограничном слое жидкого металла находится в области, где скорость равна скорости потока. Это связано с предположением, что тепловой пограничный слой значительно толще гидродинамического пограничного слоя. Поэтому, предполагая, что скорость в слое до поверхности пластины равна скорости потока, следует ожидать, что температурное поле в пограничном слое может быть рассчитано в соответствующем приближении.
- Таким образом, уравнение энергии пограничного слоя, приведенное в§ 7-6, упрощается и принимает вид: dt dh И-₌в- s dx дуги Функция потока задается соотношением ty =uₛy и безразмерной функцией потока f = 2ij. Уравнение температурного поля упрощается. 4. Температурный градиент поверхности пластины Коэффициент теплопередачи Локальные числа нуссельта Ню-= м = 77 / rexpr =°> ⁵⁶⁵ / rexpr. (10-6-63） Р. Дж. ГРО и Р. Д. Сет. 181] выполнили численное решение уравнения, описывающего температурное поле в разделе 7-6, и получили значение между 0, 005 и 0, 025, что на 7-12% ниже значения, вычисленного из приведенного выше уравнения для числа прандлей.
Они показали, что при значении reₓpr> 50 пренебрежение продольным теплопередачей оправдано, за исключением близости к переднему концу пластины. Если снова проигнорировать падение скорости внутри пограничного слоя потока, то можно рассчитать теплообмен вокруг цилиндра с осью, перпендикулярной направлению потока. Ранее написанное исследование показало, что переход от геометрических координат x, y к независимым координатам текущего потенциала p и функции тока φ может упростить уравнения энергии, применяемые для передачи тепла в плоском, невязком потоке field. It выглядит так: Как упоминалось выше, если продольное условие игнорируется, то отсутствует член d2 // d (p2, и уравнение имеет тот же вид, что и для плоской пластины. Затем вы получаете число нуссельта, возвращаясь к геометрическим координатам x и y solution. By.
Но если речь идёт о температурах, при которых начинается термический распад атомных ядер, то эту энергию необходимо учитывать. Людмила Фирмаль
Пенни cess рассчитал, что среднее число юссельта в отдельном кольцевом цилиндре edi *будет следующим: nud = 1. 015 (redpr), /2. (10-64） -В этом случае предполагается, что теплопередача, связанная с вихревым движением за цилиндром, пренебрежимо мала по сравнению с теплопередачей, передаваемой теплопроводностью. При сравнении с измерениями это предположение оправдано, когда значение параметра repr меньше 500. Если теплообмен турбулентной смеси считать малым по сравнению с переносом теплопроводности, то турбулентность жидкого металла в трубе можно рассчитать простым способом.
Профиль скорости турбулентности может быть аппроксимирован с достаточной точностью при постоянной скорости. Расчеты, описанные в § 7-7, могут быть легко изменены для этого упрощенного профиля. Число нуссельта для постоянного теплового потока выглядит следующим образом. И » для постоянной температуры стенки Ню= 5. 8. (10-65） Фактически уравнение, описывающее теплообмен такого потока, совпадает с уравнением для нестационарного теплообмена в твердых телах.
Поэтому легко определить теплообмен на входе в трубу из раствора нестационарного теплообмена в стержне кольцевого сечения[l. [183] Теплообмен между жидким металлом и твердой поверхностью через турбулентный пограничный слой можно рассматривать точно так же, как и ламинарный пограничный слой, когда влияние турбулентности на теплообмен незначительно. Это означает, что зависимости, полученные для ламинарного течения, должны быть справедливы и для турбулентности. Измерение жидкого металла показало, что в случае турбулентности через кольцевую трубу теплопередача за счет турбулентного перемешивания становится значительной и должна учитываться при превышении параметра re ^ pr. Во многих случаях, используется следующая формула: nud = 7 + 0. 025 (re ^ pr) ⁰, ⁸, (10-66）.
Он приобретен Лионом на основе расчета Мартинелли. Эта формула описывает теплообмен в термически развитых условиях турбулентности через трубу и постоянный тепловой поток к стенке. Экспериментальные результаты тех же условий дают значительное рассеяние и в среднем на 50% ниже данных, полученных из приведенных выше соотношений. По сравнению с измерениями трубного пучка расчеты, учитывающие только теплопередачу, согласуются с экспериментальными значениями менее 500 redpr в пределах 16%.
Для ламинарного течения через кольцевую трубу многие экспериментальные исследования обнаружили более низкий коэффициент теплопередачи, чем рассчитанный по уравнению, указанному в§ 7-7 для разработанных условий течения. Этот факт не находит удовлетворительного объяснения. Причиной низкого значения коэффициента теплопередачи является несмачиваемость стенки трубы жидким металлом, что позволяет предположить, что эта несмачиваемость может быть связана с уносом газа потоком жидкого металла[l. 184].
Смотрите также:
| Перенос тепла в газах при высоких скоростях | Транспирация (просачивание через поры) и пленочное охлаждение |
| Перенос тепла в разреженных газах | Свободная конвекция |
