Конвективный теплообмен - презентация, доклад, проект скачать

Нажмите для полного просмотра!

Содержание ▲

Вы можете ознакомиться и скачать презентацию на тему Конвективный теплообмен. Доклад-сообщение содержит 41 слайдов. Презентации для любого класса можно скачать бесплатно. Если материал и наш сайт презентаций Mypresentation Вам понравились – поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте в закладки в своем браузере.

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1

Описание слайда:

ТЕПЛОМАССООБМЕН Конвективный теплообмен 2017 год

Слайд 2

Описание слайда:

План 1. Закон Ньютона и коэффициент теплоотдачи. 2. Теплоотдача при свободном движении. А.) Теплоотдача при свободном движении в неограниченном пространстве. Б.) Теплоотдача при свободном движении в ограниченном пространстве.

Слайд 3

Описание слайда:

1. Закон Ньютона и коэффициент теплоотдачи

Слайд 4

Описание слайда:

Передача теплоты конвекцией всегда связана с теплопроводностью. Передача теплоты конвекцией всегда связана с теплопроводностью. Совместный процесс конвекции и теплопроводности называется конвективным теплообменном. В большинстве теплообменных аппаратах давление постоянно, и газы и жидкости подчиняются общим законам движения и передачи теплоты.

Слайд 5

Описание слайда:

При малых скоростях движения жидкостей имеет место ламинарный (спокойный, струйчатый) режим движения, характеризующийся Re < 2200÷2400. При малых скоростях движения жидкостей имеет место ламинарный (спокойный, струйчатый) режим движения, характеризующийся Re < 2200÷2400. При больших скоростях – турбулентный (возмущенный, вихревой) режим движения, для которого Re > 8000÷10000. Промежуточный режим движения жидкости называется переходным.

Слайд 6

Описание слайда:

Слайд 7

Описание слайда:

В покоящейся жидкости теплообмен осуществляется теплопроводностью, если толщина слоя не велика и конвекция не развита. В покоящейся жидкости теплообмен осуществляется теплопроводностью, если толщина слоя не велика и конвекция не развита. С началом движения жидкости по мере перехода от малых скоростей к все большим и от ламинарного режима к турбулентному роль теплопроводности уменьшается, а конвекции – растет.

Слайд 8

Описание слайда:

Свободное движение жидкости (газа) совершается под действием разности плотностей нагретых и холодных ее частей. Свободное движение жидкости (газа) совершается под действием разности плотностей нагретых и холодных ее частей. Вынужденное движение жидкости происходит под действием внешних сил, создающихся насосами, компрессорами, вентиляторами и т.п.

Слайд 9

Описание слайда:

Теплообмен между жидкостями и твердыми телами (ТТ) складывается из конвекции в основном потоке жидкости и теплопроводности с конвекцией в пограничном слое и называется конвективным теплообменом (теплоотдачей). Теплообмен между жидкостями и твердыми телами (ТТ) складывается из конвекции в основном потоке жидкости и теплопроводности с конвекцией в пограничном слое и называется конвективным теплообменом (теплоотдачей).

Слайд 10

Описание слайда:

Вследствие небольшой величины коэффициента теплопроводности для капельных жидкостей и газов интенсивность теплоотдачи определяется в основном теплопроводностью через пограничный слой, зависящий от его толщины δп. Вследствие небольшой величины коэффициента теплопроводности для капельных жидкостей и газов интенсивность теплоотдачи определяется в основном теплопроводностью через пограничный слой, зависящий от его толщины δп. Вблизи поверхности ТТ изменяются: как скорость жидкости – от ω = 0 (частиц, «прилипших» к поверхности ТТ) до ω = ω0 (свободного потока); так и температура – от температуры поверхности (стенки) t=tс до температуры свободного потока (температуры торможения) t=t0.

Слайд 11

Описание слайда:

Поскольку расстояния по сечению потока между экстремальными значениями ω и t не совпадают, различают гидродинамический и тепловой пограничные слои. Поскольку расстояния по сечению потока между экстремальными значениями ω и t не совпадают, различают гидродинамический и тепловой пограничные слои. δг – толщина гидродинамического пограничного слоя. δт – толщина теплового пограничного слоя. Для газов и горячей воды толщины пограничных слоев (гидродинамический и тепловой) практически равны δг=δт=δп.

Слайд 12

Описание слайда:

При малых скоростях гидродинамический слой является ламинарным, затем, пройдя через переходный режим, он становится турбулентным. При малых скоростях гидродинамический слой является ламинарным, затем, пройдя через переходный режим, он становится турбулентным. В процессе этих переходов теплообмен становится более интенсивным (интенсифицируется). При турбулентном режиме у поверхности ТТ сохраняется тонкий ламинарный подслой, через который теплота передается теплопроводностью и температура изменяется более резко.

Слайд 13

Описание слайда:

Т.о., казалось бы, тепловой поток при теплоотдаче можно определять по уравнению Фурье Т.о., казалось бы, тепловой поток при теплоотдаче можно определять по уравнению Фурье Из-за трудности измерения толщины пограничного слоя δп и перепада температур в пограничном слое Δtп = t0 – tcт такая возможность исключается.

Слайд 14

Описание слайда:

Для вычисления теплового потока пользуются формулами Для вычисления теплового потока пользуются формулами

Слайд 15

Описание слайда:

Полное количество переносимой теплоты Полное количество переносимой теплоты где α – коэффициент конвективной теплоотдачи, Вт/(м2·К); t1 – температура теплоносителя, °C; t2 – температура поверхности стенки, °C; F – поверхность соприкосновения теплоносителя со стенкой, м2; R – сопротивление теплоотдаче.

Слайд 16

Описание слайда:

Соотношение Соотношение носит название закона конвективной теплоотдачи Ньютона. Закон Ньютона: Количество передаваемой теплоты пропорционально падению температуры, площади поверхности ТТ F, участвующей в теплообмене, и времени теплообмена τ. Коэффициент теплоотдачи α представляет собой количества тепла, передаваемой в единицу времени единице поверхности тела при разности температур между поверхностью ТТ и жидкостью в 1 К.

Слайд 17

Описание слайда:

В отличии от коэффициента теплопроводности λ коэффициент теплоотдачи α – очень сложная величина: В отличии от коэффициента теплопроводности λ коэффициент теплоотдачи α – очень сложная величина: α = ƒ ( ω, λ, ν, ρ, cp, β, tж, tст, Ф, l1, l2, l3….), где Ф – форма стенки. Коэффициент теплоотдачи зависит от многих факторов, влияющих на теплопроводность пограничного слоя, так и от факторов, влияющих на конвекцию жидкости: формы и размера поверхности ТТ, ее состояния, физических свойств и параметров состояния жидкости, режима движения жидкости и т.д.

Слайд 18

Описание слайда:

Для определения коэффициента теплоотдачи α для различных случаев конвективного теплообмена предложено несколько эмпирических формул, имеющих ограниченную область применения. Для определения коэффициента теплоотдачи α для различных случаев конвективного теплообмена предложено несколько эмпирических формул, имеющих ограниченную область применения. Лучшие результаты дает определение величины коэффициента теплоотдачи α на основе эксперимента с использованием критериев подобия – безразмерных соотношений параметров, характеризующих физический процесс.

Слайд 19

Описание слайда:

Критерий Рейнольдса Re – критерий режима движения жидкости. Критерий Рейнольдса Re – критерий режима движения жидкости. Критерий Грасгофа Gr – критерий подъемной силы. Критерий Нуссельта Nu – критерий теплоотдачи. Критерий Прандтля Pr – критерий физических свойств жидкости.

Слайд 20

Описание слайда:

Число Рейнольдса где ω – скорость потока (м/с); d – эквивалентный диаметр канала; ν – коэффициент кинематической вязкости (м2/с). Критерий Рейнольдса характеризует гидродинамический режим движения, являясь мерой отношения сил инерции и вязкости. При малых силах инерции и больших силах вязкости движение ламинарное, в противоположном случае - турбулентное.

Слайд 21

Описание слайда:

Число Грасгофа где – коэффициент объемного расширения (К-1); – для идеального газа; Δt – разность температур в двух точках системы потока и стенки (К). Если ρж и ρс – плотности жидкости в двух точках системы, то

Слайд 22

Описание слайда:

Число Грасгофа Критерий Грасгофа характеризует гидродинамическое подобие при свободном движении жидкости. Критерий Грасгофа отражает соотношение между подъемной силой, заставляющей всплывать нагретые частицы теплоносителя (архимедова сила), и силой вязкостного трения, препятствующей подъему этих частиц. Чем Gr выше, тем свободное движение интенсивнее.

Слайд 23

Описание слайда:

Число Нуссельта где α – коэффициент конвективной теплоотдачи (Вт/м2·К). Критерий Нуссельта характеризует отношение между интенсивностью теплоотдачи и температурным полем в пограничном слое потока. Чем Nu выше, тем интенсивнее процесс конвективного теплообмена.

Слайд 24

Описание слайда:

Число Прандтля где ср – теплоемкость жидкости при постоянном давлении (Дж/кг·К); λ – коэффициент теплопроводности жидкости; a – коэффициент температуропроводности (м2/с). Критерий Прандтля характеризует физические свойства жидкости и способность распространения тепла в жидкости. Для газов Pr = 0,67÷1,0 и зависит только от атомности; для жидкостей Pr = 1,0÷2500; для жидких металлов Pr = 0,005÷0,05.

Слайд 25

Описание слайда:

В общем случае конвективного теплообмена критериальная зависимость имеет вид В общем случае конвективного теплообмена критериальная зависимость имеет вид При стационарном режиме критерий Фурье Fo мал, тогда: При вынужденном движении жидкости влияние свободной конвекции незначительно и критерий Грасгофа Gr можно не учитывать: Если жидкость движется свободно, то исключается число Рейнольдса Re:

Слайд 26

Описание слайда:

2. Теплоотдача при свободном движении

Слайд 27

Описание слайда:

А.) Теплоотдача при свободном движении в неограниченном пространстве

Слайд 28

Описание слайда:

Свободный теплообмен возникает в неравномерно нагретом газе или жидкости, находящихся как в ограниченном, так и в неограниченном пространстве. Свободный теплообмен возникает в неравномерно нагретом газе или жидкости, находящихся как в ограниченном, так и в неограниченном пространстве. Если тело имеет более высокую температуру, чем окружающая среда, то слои жидкости, нагреваясь от тела, становятся легче и под действием подъемной силы поднимаются вверх, а на их место поступают из окружающего пространства более холодные слои. Поэтому возникает свободное движение. Рассмотрим свободный теплообмен в неограниченном пространстве у вертикальной плиты (стены) или трубы.

Слайд 29

Описание слайда:

Свободное движение у вертикальных поверхностей может быть как ламинарным, так и турбулентным. Свободное движение у вертикальных поверхностей может быть как ламинарным, так и турбулентным. Характер движения жидкости в основном зависит от температурного напора где tст – температура нагретой поверхности; tж – температура неподвижной жидкости вдали от поверхности.

Слайд 30

Описание слайда:

При малых значениях температурного напора вдоль всей поверхности наблюдается ламинарное движение жидкости. При малых значениях температурного напора вдоль всей поверхности наблюдается ламинарное движение жидкости. При больших температурных напорах преобладает турбулентный режим движения. Основное значение для свободного движения жидкости имеет длина поверхности, вдоль которой происходит теплообмен.

Слайд 31

Описание слайда:

В неограниченном пространстве могут быть три режима движения жидкости: В неограниченном пространстве могут быть три режима движения жидкости: ламинарный (1); локонообразный (2); турбулентный (3).

Слайд 32

Описание слайда:

Переход из 1 в 3 происходит по мере прогрева жидкости и утолщения в связи с этим пограничного слоя. Переход из 1 в 3 происходит по мере прогрева жидкости и утолщения в связи с этим пограничного слоя. С изменением характера движения изменяется и величина коэффициента конвективной теплоотдачи αк.

Слайд 33

Описание слайда:

На участке 1 вследствие увеличения толщины пограничного слоя термическое сопротивление его возрастает и коэффициент конвективной теплоотдачи αк убывает. На участке 1 вследствие увеличения толщины пограничного слоя термическое сопротивление его возрастает и коэффициент конвективной теплоотдачи αк убывает. На участке 2 коэффициент конвективной теплоотдачи αк резко возрастает, достигая постоянного значения при турбулентном режиме (участок 3).

Слайд 34

Описание слайда:

Для определения коэффициента конвективной теплоотдачи αк пользуются критериальным уравнением М.А. Михеева Для определения коэффициента конвективной теплоотдачи αк пользуются критериальным уравнением М.А. Михеева

Слайд 35

Описание слайда:

Значение констант C и m в уравнении Значение констант C и m в уравнении в зависимости от GrPr

Слайд 36

Описание слайда:

Уравнение (1) применимо для тел любой формы при омывании их любыми капельными жидкостями и газами при Pr ≥ 0,7. Уравнение (1) применимо для тел любой формы при омывании их любыми капельными жидкостями и газами при Pr ≥ 0,7. За определяющую температуру принимают среднюю температуру пограничного слоя За определяющий геометрический размер: для труб и шаров – их диаметр; для плоских стенок – их высоту.

Слайд 37

Описание слайда:

На рисунке показан характер свободного движение жидкости около горячих горизонтальных труб. У труб малого диаметра восходящий поток сохраняет ламинарный режим даже вдали от трубы. При большом диаметре переход в турбулентный режим может происходить в пределах поверхности самой трубы.

Слайд 38

Описание слайда:

Б.) Теплоотдача при свободном движении в ограниченном пространстве

Слайд 39

Описание слайда:

Слайд 40

Описание слайда:

С целью упрощения расчета сложный процесс теплообмена заменяют теплопроводностью путем введения понятия эквивалентного коэффициента теплопроводности С целью упрощения расчета сложный процесс теплообмена заменяют теплопроводностью путем введения понятия эквивалентного коэффициента теплопроводности где δ – толщина (ширина) замкнутого пространства.

Слайд 41

Описание слайда:

Влияние конвекции учитывается коэффициентом конвекции, представляющим собой отношение эквивалентного коэффициента теплопроводности λэк к обычному коэффициенту теплопроводности λ той же среды при средней ее температуре: Влияние конвекции учитывается коэффициентом конвекции, представляющим собой отношение эквивалентного коэффициента теплопроводности λэк к обычному коэффициенту теплопроводности λ той же среды при средней ее температуре: В приближенных расчетах при (GrжPrж) > 103 принимают: После этого определяются и

Теги Конвективный теплообмен

Похожие презентации