Лабораторный практикум по теплоснабжению. - 21 стр.

Определяющий размер х отсчитывается от места начала теп-
лообмена вдоль вертикальной поверхности (рис.1)                            где за определяющие температуру и координату вы-
                                                                      браны также температура среды за пределами пограничного
           x                                                          слоя и х – координата вдоль вертикальной поверхности.
                                                                                                                        1/ 3
                                                                                           αx                 ⎛ gβΔTx 3 ⎞




                                                 турбулентный
                                                                           Так как Nu fx =    , а Grfx1 / 3 = ⎜         ⎟      ,
                                                                                                              ⎜ ν2 ⎟




                                                    режим
                                                                                           λf                 ⎝    f    ⎠
                                                                              то следует, что коэффициент теплоотдачи не зависит от
                                                                      координаты при развитом турбулентном течении в погранич-
                                                                      ном слое. Развитое турбулентное течение наступает при чис-




                                                 переходный
                                                   режим
                                                                      лах Grfx ⋅ Prf > 6 ⋅ 1010. Ламинарное течение может сохра-
                                                                      няться до Grfx ⋅ Prf = 109. На рис.1 показана зависимость из-
          T U
                                                                      менения коэффициента теплоотдачи α при свободном движе-
                                                                      нии вдоль вертикальной стенки и характер изменения течения



                                                ламинарный
                                                                      вдоль стенки. Сначала имеет место ламинарный режим тече-



                                                  режим
                                                                      ния в пограничном слое , толщина пограничного слоя растет,
                         y
                    U                                                 а коэффициент теплоотдачи уменьшается пропорционально
                    T                                                 х-0,25. Затем наступает переходный режим течения , где коэф-
                                                                      фициент теплоотдачи нестабилен по времени и в среднем
                                                                      увеличивается до значения , характерного для турбулентного
 Рис. 1 Зависимость коэффициента теплоотдачи вдоль верти-
                                                                      течения. При турбулентном режиме течения коэффициент
  кальной стенки и картина течения в пограничном слое при
                                                                      теплоотдачи не зависит от координаты х и остается постоян-
    свободной конвекции в неограниченном пространстве
                                                                      ным.
                                                                              Задачей экспериментального исследования процесса те-
Для газовых сред поправку Prf/Prw можно принять равной
                                                                      плоотдачи при свободной конвекции является определение
единице.
     При турбулентном режиме течения в пограничном слое               показателей степени n при произведении Gr ⋅ Pr и константы
вдоль вертикальной поверхности при свободной конвекции                С в критериальной зависимости Nu= C(Gr ⋅ Pr)n.
используют зависимость                                                        Эксперименты проводятся в широком диапазоне изме-
                                                                      нения определяющих критериев Gr и Pr , строится график
                  Nufx = 0,13 (GrfxּPrf)1/3,                    (3)