числа подібності
Числах (критеріями) подібності присвоєні імена вчених-них, які зробили великі відкриття в області тепло-обміну і гідродинаміки. Такі числа позначаються однією або двома початковими буквами прізвищ цих вчених.
3.1. Число Нуссельта (Nu)
Це число подібності визначає інтенсивність конвектор-тивного теплообміну на границі стінка - рідина. Чим інтенсивніше відбувається конвективний теплообмін, тим більше число Nu і тим більше коефіцієнт тепло-віддачі # 945 ;, що видно з наступної формули:
де # 945; - коефіцієнт тепловіддачі, Вт / (м 2 - К); # 955; - тепло-провідність рідини, Вт / (м-К); 0l0 - визначальний ли-лінійного розмір, м.
Визначальним називається розмір, яким визна-ляется розвиток процесу теплообміну. Якщо рідина, що бере участь в теплообміні, протікає в круглій трубі, то визначальним розміром є d - внутрішній діаметр труби. При поперечному обтіканні труби або пучка труб в рівняння (19.2) підставляється замість l0 значення зовнішнього діаметра труби або труб. Якщо перетин каналу, але якому тече рідина, складність ної форми, то визначальним розміром є так називає-мий еквівалентний діаметр l0 = d екв = 4f / S, де f - площа поперечного перерізу каналу; S - змочений периметр каналу. На-приклад, якщо рідина протікає вздовж труб, розташованих ряду-ми, то f дорівнює заштрихованої площі, як показано на рис. 19-2.
При поздовжньому обтіканні плити визначальним розміром є її довжина l. т. е.l0 = l.
3.2. Число Рейнольдса (Re)
Число подібності Рейнольдса Re визначає характер руху рідини:
де w0 - середня (лінійна) швидкість рідини, м / с; визначається відношенням об'ємної витрати до пло-щади перетину потоку:
(Тут Vt - об'ємна витрата рідини, м 3 / с; f - площа поперечного перерізу потоку, м 2); v - кинема-тична в'язкість рідини, м 2 / с, що є одним з властивостей рідини.
Для каналу некруглого перетину замість внутрішнього діаметра вводиться поняття-еквівалентний діаметр.
Рух рідини залишається ламінарним, поки без-розмірне число Рейнольдса менше 2320 (Re <2320).
При Re> 10 000режім руху рідини вважається турбулентним. При числах Рейнольдса більше 2320 і менше ніж 10 0000 - режим перехідний від ламінарного до тур-булентному, т. Е. За своїм характером нестійкий.
Оскільки гідродинамічний подобу теж є необхідною умовою подібності процесів конвективного теплообміну, то в подібних процесах число Рейнольдса повинно бути однаковим.
Це число визначає фізичні властивості рідини:
де а - температуропровідність рідини, м 2 / с.
У правій частині рівняння (19.4) обидві велічіни- параметри стану, тому і саме число подібності є-ється параметром стану.
Значення числа Рг ідеальних газів залежить тільки від їх атомності.
Для ідеальних газів одноатомних. 0,67
Залежність числа Рг реальних газів від температури дуже незначна.
Число Рг крапельних рідин помітно змінюється тільки в межах температур від 0 ° С і приблизно до 130 ° С (з ростом температури число Рг збільшується). При температурах вище 130 ° С значення числа Рг через змінюється незначно і його можна прийняти рівним 1. Залежність Рг від тиску стає помітною лише при станах рідини, близьких до критичного.
3.4. Число Пеклі (Ре)
Число Пеклі Ре є твором чисел по-добія Re і Рг:
3.5. Число Грасгофа (Gr)
Число подоби Грасгофа Gr визначає співвідношення підйомної сили, спричиненої різницею щільності холодних і нагрітих частинок рідини, і сил молекулами-лярного тертя. Іншими словами, число Gr характери-зует інтенсивність вільного руху рідини:
де # 946; - температурний коефіцієнт об'ємного роз-ренію, К -1 (для ідеальних газів # 946; = 1 / 273,15 К -1); g- прискорення вільного падіння, м / с 2; # 916; t - темпера-турний натиск - різниця між визначальними тим-пература рідини і стінки, ° С.
Більшість величин, що входять в праві частини об-спілкування рівнянь конвективного теплообміну, за-висять від температури. Тому необхідно, щоб зна-чення всіх цих величин були віднесені до якоїсь однієї визначальної температурі. Такий температурою може бути температура стінки, позначення-чаемая tcт. або середня температура потоку рідини, що позначається tж або tп.
У більшості випадків в якості визначальною при-приймаються температура набігаючого потоку рідини (т. Е. Температура у вхідному перетині каналу) або середовищ няя по його довжині.
Якщо відношення температур рідини при вході в ка-нал tж1 і при виході з нього tж2 менше 2, то середня температура рідини по довжині каналу tж може визна-ляться як середня арифметична температура:
При значній різниці температур tж1 і tж2 як середньої температури рідини приймається середня логарифмічна температура:
тут # 916; tвх і # 916; tвих - різниці температур рідини і стінки відповідно при вході в канал і при виході з нього.
Таким чином, в рівнянні конвективного тепло-обміну може вводитися температура стінки або середня температура рідини. Щоб вказати, яка з цих температур прийнята в даному конкретному випадку в ка-честве визначальною, в розрахункові рівняння вводиться відповідний індекс ( «ст» або «ж»). Часто в індексі вказується також, що приймається в даному конкретному рівнянні в -якість визначального розміру: довжина l або h - при вертикальній стінці або діаметр d (дію-вітельно або еквівалентний). Тому числа подібності можуть бути написані, наприклад, так: Redж. Nu1ст. Nuh. ж (або Reж. Nuст. Nuж).
Нижче в табл. 1 і 2 наведені значення величин, що входять в розглянуті вище числа подібності, а також значення числа Прандтля, віднесені до температур, зазначених у першій колонці цих таблиць.
Фізичні властивості сухого повітря (при тиску р = 101,325 кПа)
Фізичні властивості води на лінії насичення (при тиску р = 101,325 кПа)
Генерація сторінки за: 0.009 сек.