Оглавление:
Свободная конвекция
- Свободные или естественные конвекционные потоки возникают по-разному. Например, если нагретый объект помещен в газ, плотность которого изменяется в зависимости от температуры. Тепло передается от поверхности объекта к окружающим слоям газа. Из-за уменьшения плотности, которое в обычном газе связано с повышением температуры, эти слои поднимаются, и поэтому создаются свободные конвективные потоки, передающие тепло от объекта.
Физически такое течение можно объяснить на основе описания этих объемных сил, которые его вызывают. В приведенном выше характерном примере эти объемные силы представляют собой гравитацию. Естественные конвективные течения под действием силы тяжести часто встречаются в природе и в инженерных приложениях, поэтому они изучаются более подробно.
В соответствии с интерпретацией У. Томсона первое начало трактуют как дефиницию внутренней энергии для закрытых систем. Людмила Фирмаль
Потоки Его также можно вызвать из других объемных сил. Например, во вращающейся системе эти силы являются центробежной силой и Кориолисом force. An примером является поток охлаждающего воздуха через проход вращающейся лопасти газа turbine. In в пограничном слое вокруг ракеты, которая летит с высокими сверхзвуковыми скоростями, температура настолько высока, что воздух ионизируется, в результате чего он заряжается как атомами, так и частицами. Molecules. In в этом случае могут возникать объемные силы электричества и магнетизма, что также влияет на течение.
- Естественная конвекция под действием сил, отличных от гравитации, мало изучена. В качестве первой оценки можно использовать соотношение, описывающее гравитационную свободную конвекцию для получения информации о течении под действием других сил. Тогда гравитационное ускорение должно быть заменено ускорением, соответствующим причинной силе, например, центробежным ускорением u2/ g, в числе глашовых (безразмерная величина, определяющая течение свободной конвекции).
Поскольку поле ускорения, соответствующее различным силам, часто отличается от поля ускорения силы тяжести, то ответ, полученный этим методом, можно рассматривать как приближение. В этой части рассматривается только гравитационная свободная конвекция нескольких типичных форм: вертикальная плоская пластина, горизонтальный кольцевой цилиндр с постоянной температурой поверхности и жидкость, заключенная между 2 стенками плоскости или 2 концентрическими цилиндрами разной температуры.
Термодинамика заимствует понятия энергии и работы из других разделов физики, тогда как определение количеству теплоты, наоборот, даётся только и именно в термодинамике. Людмила Фирмаль
Наконец, мы кратко рассмотрим случаи, когда вынужденная конвекция находится под действием объемных сил (смешение свободной и принудительной конвекции).
Смотрите также:
