Ãëàâíàÿ > Ðàçíîå > Îñíîâû òåîðèè òåïëîîáìåíà
<< Ïðåäûäóùèé ïàðàãðàô
Ñëåäóþùèé ïàðàãðàô >>
<< Ïðåäûäóùèé ïàðàãðàô Ñëåäóþùèé ïàðàãðàô >>
Ìàêåòû ñòðàíèö

10.14. ÒÅÏËÎÎÒÄÀ×À ÏÐÈ ÏÎÏÅÐÅ×ÍÎÌ ÎÁÒÅÊÀÍÈÈ ÎÄÈÍÎ×ÍÎÃÎ ÖÈËÈÍÄÐÀ

Çàâèñèìîñòü êîýôôèöèåíòà ãèäðàâëè÷åñêîãî ñîïðîòèâëåíèÿ èìååò âèä, ïîêàçàííûé íà ðèñ. 10.13. Òàì æå íàíåñåíî ñîïðîòèâëåíèå òðåíèÿ â ïîãðàíè÷íîì ñëîå íà ëîáîâîé ÷àñòè öèëèíäðà. Êà÷åñòâåííî êàðòèíà òà æå, ÷òî è äëÿ ñôåðû. Íà ðèñ. 10.14 ïîêàçàíî èçìåíåíèå êàðòèíû ïîïåðå÷íîãî îáòåêàíèÿ öèëèíäðà ñ ðîñòîì ÷èñëà Ðåéíîëüäñà. Îò÷åòëèâî âèäåí ïðîöåññ âîçíèêíîâåíèÿ îòðûâà ïîãðàíè÷íîãî ñëîÿ è ôîðìèðîâàíèÿ êîðìîâîé âèõðåâîé çîíû. Íà ðèñ. 10.13 âèäíî, ÷òî ïåðâàÿ àâòîìîäåëüíàÿ çîíà ëåæèò â îáëàñòè ÷èñåë è õàðàêòåðèçóåòñÿ çíà÷åíèåì .

Ðèñ. 10.13. Çàâèñèìîñòü êîýôôèöèåíòà ñîïðîòèâëåíèÿ êðóãëûõ öèëèíäðîâ ðàçëè÷íûõ äèàìåòðîâ d îò ÷èñëà Ðåéíîëüäñà (èçìåðåíèÿ Âèçåëüñáåðãà)

Âòîðàÿ àâòîìîäåëüíàÿ îáëàñòü èìååò ìåñòî ïðè è õàðàêòåðèçóåòñÿ çíà÷åíèåì . Äëÿ öèëèíäðà êîíå÷íîì äëèíû óìåíüøàåòñÿ.

Ðèñ. 10.14. Âëèÿíèå ÷èñëà Ðåéíîëüäñà ïà òå÷åíèå æèäêîñòè çà êðóãëûì öèëèíäðîì

Íà ðèñ. 10.15 êðèâàÿ ïðåäñòàâëÿåò èçìåíåíèå îòíîñèòåëüíîãî êîýôôèöèåíòà òåïëîîòäà÷è ïî îêðóæíîñòè ïîïåðå÷íî îáòåêàåìîãî öèëèíäðà ïðè . Êðèâàÿ 2 ïîêàçûâàåò ðàñïðåäåëåíèå îòíîñèòåëüíîãî êîýôôèöèåíòà òåïëîîòäà÷è ïðè ïîïåðå÷íîì îáòåêàíèè öèëèíäðà æèäêèì íàòðèåì, ò. å. ïðè . Óìåíüøåíèå êîýôôèöèåíòà òåïëîîòäà÷è îò ëáà öèëèíäðà ê åãî ñåðåäèíå (îòíîñèòåëüíî íàïðàâëåíèÿ ïîòîêà) ñâÿçàíî ñ íàðàñòàíèåì â ýòîé îáëàñòè ïîãðàíè÷íîãî ñëîÿ.  òî÷êå ìèíèìóìà íà÷èíàåòñÿ âîçðàñòàíèå êîýôôèöèåíòà òåïëîîòäà÷è, ñâÿçàííîå ñ ðàçâèòèåì âèõðåîáðàçîâàí è â êîðìîâîé îáëàñòè öèëèíäðà. Îò÷åòëèâî âèäíî âûðîæäåíèå çîí âëèÿíèÿ îòðûâà ïîãðàíè÷íîãî ñëîÿ () äëÿ ñðåäû ñ .

Ïî îïûòàì ñ ïîòîêîì âîçäóõà åñòåñòâåííîé òóðáóëåíòíîñòè íàéäåíû çíà÷åíèÿ êîýôôèöèåíòîâ (òàáë. 10.7) â ñòåïåííîé ôîðìóëå:

    (10.14.1)

Êàê â ñëó÷àå îáòåêàíèÿ ïëàñòèíû, òàê è çäåñü ïðè áîëüøèõ ÷èñëàõ çàêîí òåïëîîòäà÷è îêàçûâàåòñÿ ïî÷òè òî÷íî ñîâïàäàþùèì ñ çàêîíîì äëÿ òóðáóëåíòíîãî òå÷åíèÿ â òðóáå. Ôèçè÷åñêèå ñâîéñòâà îòíîñÿòñÿ ê ñðåäíåé òåìïåðàòóðå ïîòîêà. Ïåðåñ÷åò íà æèäêîñòü ñ ìîæåò áûòü ïðîèçâåäåí ïî ôîðìóëå

    (10.14.2)

Ðèñ. 10.15. Ðàñïðåäåëåíèå òåïëîîòäà÷è íî îêðóæíîñòè öèëèíäðà, îáòåêàåìîãî âîçäóõîì (1) è æèäêèì ìåòàëëîì (2)

Òàáëèöà 10.7. Çíà÷åíèÿ êîýôôèöèåíòîâ Ñ è m â ôîðìóëå (10.14.1) ïî ðÿäó ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ ïðè

Îïûòû Óëüçàìåðà, Â. È. Ãîìåëàóðè, À. À. Æóêàóñêàñà è äð. ïîäòâåðæäàþò âîçìîæíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ ôîðìóëû (10.14.2) äëÿ ïðàêòè÷åñêèõ ðàñ÷åòîâ.

Ïî Ãèëüïåðòó âëèÿíèå òåìïåðàòóðíîãî ôàêòîðà ïðè ïîïåðå÷íîì îáòåêàíèè ãàçîì áåñêîíå÷íîãî öèëèíäðà îïðåäåëÿåòñÿ ýìïèðè÷åñêîé ôîðìóëîé

    (10.14.3)

ò. å. âëèÿíèå òåìïåðàòóðíîãî ôàêòîðà äëÿ òåïëîîòäà÷è ïëîõî îáòåêàåìîãî òåëà îáðàòíî åãî âëèÿíèþ â áåçîòðûâíîì òå÷åíèè.

Óãîë ìåæäó íàïðàâëåíèåì ïîòîêà è îñüþ öèëèíäðà íàçûâàåòñÿ óãëîì àòàêè. Ïðèâåäåííûå âûøå ôîðìóëû ñïðàâåäëèâû äëÿ óãëà àòàêè . Íà ðèñ. 10.16 ïðåäñòàâëåíû ðåçóëüòàòû îïûòîâ ïî âëèÿíèþ óãëà àòàêè íà îòíîñèòåëüíîå èçìåíåíèå òåïëîîòäà÷è öèëèíäðà.  îáëàñòè óãëîâ 90—70° òåïëîîòäà÷à îñòàåòñÿ ïðàêòè÷åñêè íà îäíîì è òîì æå óðîâíå.

Ïðè êîýôôèöèåíò òåïëîîòäà÷è ñóùåñòâåííî ñíèæàåòñÿ. Äëÿ òåë ïðèçìàòè÷åñêîé ôîðìû äàííûå î òåïëîîòäà÷å ïîëó÷åíû Ë. Ä. Áåðìàíîì è äð.

Íà òåïëîîòäà÷ó îäèíî÷íîé òðóáû çàìåòíî âëèÿåò òàêæå ñòåïåíü òóðáóëåíòíîñòè íàáåãàþùåãî ïîòîêà æèäêîñòè. Ñòåïåíü âîçðàñòàíèÿ òåïëîîòäà÷è ïðè óâåëè÷åíèè ñòåïåíè òóðáóëåíòíîñòè íàáåãàþùåãî ïîòîêà âèäíà èç òàáë. 10.8, ñîñòàâëåííîé Ì. À. Ìèõååâûì.

Ïðè ìåíÿåòñÿ êàê õàðàêòåð ðàñïðåäåëåíèÿ êîýôôèöèåíòà òåïëîîòäà÷è ïî îêðóæíîñòè òðóáû, òàê è åãî çàâèñèìîñòü îò ñêîðîñòè íàáåãàþùåãî ïîòîêà.

Ðèñ. 10.16. Âëèÿíèå óãëà àòàêè íà òåïëîîòäà÷ó öèëèíäðà

Òàáëèöà 10.8. Ñòåïåíü èçìåíåíèÿ êîýôôèöèåíòà òåïëîïåðåäà÷è îäèíî÷íîãî öèëèíäðà â ïîòîêàõ ñ íåîäèíàêîâîé òóðáóëåíòíîñòüþ

Ïðè ïîòîê ìîæíî ñ÷èòàòü ïîòåíöèàëüíûì. Äëÿ ýòèõ âûðîæäåííûõ óñëîâèé îáòåêàíèå öèëèíäðà áûëî èçó÷åíî Ïåðñè è Óèííè, à òàêæå Ãðîøåì è Öåññîì. Ýòî ðåøåíèå èìååò âèä

    (10.14.4)

Ýòè ôîðìóëû ìîãóò áûòü îáîáùåíû íà ÷èñëà ïîïðàâêîé òèïà ôîðìóëû (10.5.5), ò. å. ïðåäñòàâëåíû â âèäå

    (10.14.5)

Çäåñü ÷èñëî Ïåêëå

    (10.14.6)

ÑÏÈÑÎÊ ÐÅÊÎÌÅÍÄÓÅÌÎÉ ËÈÒÅÐÀÒÓÐÛ

1. Áàñèíà È. Ï., Ìàêñèìîâ È. À. Èññëåäîâàíèå àýðîäèíàìè÷åñêîãî ñîïðîòèâëåíèÿ ñôåðè÷åñêîé ÷àñòèöû ïðè òåïëîîáìåíå è ãîðåíèè.— «Òåïëîýíåðãåòèêà», 1969, ¹ 1, ñ. 75.

2. Æèäêîìåòàëëè÷åñêèå òåïëîíîñèòåëè. Èçä. 3-å, ïåðåðàá. è äîï. Ì.. Àòîìèçäàò, 1976. Àâò.: Â. Ì. Áîðèøàíñêèé, Ñ. Ñ. Êóòàòåëàäçå, È. È. Íîâèêîâ, Î. Ñ. Ôåäûíñêèé.

3. Çûñèíà-Ìîëîæåí Ë. Ì., Çûñíí Ë. Â., Ïîëÿê Ì. Ï. Òåïëîîáìåí â òóðáîìàøèíàõ. Ë., «Ìàøèíîñòðîåíèå», 1974.

4. Èñàòàåâ Ñ. È., Æàíàáàåâ 3. Æ. Òåïëîîòäà÷à øàðà ïðè ñòðóéíîì îáòåêàíèè. — «Èíæ.-ôèç. æóðí.», 1968, ò. 14, ¹ 4 ñ. 586.

5. Êóòàòåëàäçå Ñ. Ñ., Ëåîíòüåâ À. È. Òåïëîìàññîîáìåí è òðåíèå â òóðáóëåíòíîì ïîãðàíè÷íîì ñëîå. Ì., «Ýíåðãèÿ», 1972.

6. Ëîéöÿíñêíé Ë. Ã. Ìåõàíèêà æèäêîñòè è ãàçà. Èçä. 3-å, ïåðåðàá. è äîï. Ì., «Íàóêà», 1970.

7. Ôåäÿåâñêèé Ê. Ê., Ãèíåâñêèé À. Ñ., Êîëåñíèêîâ À. Â. Ðàñ÷åò òóðáóëåíòíîãî ïîãðàíè÷íîãî ñëîÿ íåñæèìàåìîé æèäêîñòè. Ë., «Ñóäîñòðîåíèå», 1973.

8. Øëèõòèíã Ã. Òåîðèÿ ïîãðàíè÷íîãî ñëîÿ. Ïåð. ñ íåì. Ì., «Íàóêà», 1969.

<< Ïðåäûäóùèé ïàðàãðàô Ñëåäóþùèé ïàðàãðàô >>
Îãëàâëåíèå