Билет №32 Вопрос 1. Теплоотдача при поперечном обтекании одиночно расположенных труб
Пусть одиночный цилиндр находится в ограниченном пространстве, обтекается жидкостью. Когда Re<5÷10 имеет место безотрывный ламинарный поток и линии тока параллельны между собой.
При Re>10÷40 в кормовой части цилиндра в зависимости от скорости, происходит отрыв жидкости от поверхности цилиндра. Угол отрыва φ может быть различный. При достаточной турбулентности потока он составляет 82÷140°. При этом в кормовой части цилиндра происходит отрыв потока, образуются два симметричных (относительно осевой линии) вихря. В лобовой части сохраняется ламинарный режим течения.
Рассмотрим два сечения потока: до цилиндра и в суженной части за ним: В соответствии с уравнением Бернулли во втором сечении скорость будет больше, а давление меньше чем в первом сечении. Следовательно, касательные напряжения в области пограничного слоя будут различными, компоненты скорости входящие в турбулентность тоже будут различными и получим различные структуры потоков у поверхности цилиндра. Если измерять коэффициенты теплоотдачи в зависимости от угла φ (по окружности цилиндра) и числа Re получим их различные значения.
Относительный коэффициент теплоотдачи – отношение локального коэффициента теплоотдачи к среднему его значению по всей поверхности цилиндра.
Коэффициент
теплоотдачи также зависит от «угла
атаки» – угол, образованный между
направлением потока и осью цилиндра.
Для этого вводится поправочный
коэффициент
(угол атаки 90÷80° –
=1;
70° –
=0,98;
60° –
=0,94
и так далее).
При расчете за определяющий размер принимается наружный диаметр, за определяющую температуру – средняя температура жидкости, за скорость – скорость набегающего потока.
Теплоотдача кормовой поверхности цилиндра меньше, чем фронтальной, но при этом коэффициент теплоотдачи выше в 2÷3раза и может сравняться с коэффициентом в лобовой части. Таким образом, теплообмен по окружности одиночного цилиндра зависит от скорости и направления потока, температуры и геометрических характеристик цилиндра.
При
Вопрос 2. Математическая запись условий однозначности двух полуограниченных тел при гу IV рода
Имеются два
полуограниченных тела, контактирующих
между собой. Известны теплофизические
характеристики материалов тел и
начальные распределения температур
на их поверхностях. Изменение температур
происходит вдоль оси
,
начало координат находится в плоскости
соприкосновения тел:
Начальные условия:
;
.
Выражения, характеризующие граничные условия:
,
в плоскости контакта
температура неизменна.
Вопрос 3. Теплоотдача жидкометаллических теплоносителей при вынужденном и свободном течении.
К ним относятся Na, K, Li, Hg (ртуть). Они термоустойчивы, не разлагаются при высоких температурах, их коэффициент температуропроводности высокий, также имеет большие значения коэффициент теплоотдачи.
Для расчета коэффициента теплопередачи используют следующие выражения:
при свободном движении:
при
–
,
;
при
–
,
при поперечном обтекании шахматных и коридорных пучков:
при вынужденном движении в трубах при чистой поверхности нагрева:
при вынужденном движении в окисленных трубах:
От распределения температур и направления теплового потока теплоотдача металлов практически не зависит. От соприкосновения с воздухом эти металлы окисляются, поэтому их циркуляционные контуры должны быть герметичны и заполнены нейтральным газом.
Опыты показывают, что для жидких металлов гидравлическое сопротивление подчиняется общим закономерностям.