А. К. Ястребов Научно-образовательный материал «Тепломассообмен»




Скачать 42.02 Kb.
НазваниеА. К. Ястребов Научно-образовательный материал «Тепломассообмен»
Дата публикации23.08.2013
Размер42.02 Kb.
ТипДокументы
shkolnie.ru > Математика > Документы
А.К. Ястребов

Научно-образовательный материал

«Тепломассообмен»

E-mail: ars48@yandex.ru
Научно-образовательный материал подготовлен для слушателей, повышающих квалификацию по специальностям «Техника и физика низких температур» и «Наноматериалы». Представлены краткие описания подходов к решению задач, сами задачи с комментариями, указывающими пути получения решений. Кроме того, в материал включены полученные автором новые научные данные об объемной конденсации в парогазовом потоке, которые планируется включить в указанный курс лекций. Ниже приведены некоторые задачи.
1. Теплообмен при кипении
1. Как изменится перегрев, соответствующий первому кризису кипения, при кипении насыщенной жидкости в большом объеме, если ускорение свободного падения увеличится в 10 раз?

Комментарий. Ускорение свободного падения входит в формулу для расчета первого критического теплового потока. Первый кризис соответствует максимальному тепловому потоку при пузырьковом кипении, а коэффициент теплоотдачи пропорционален тепловому потоку в степени 2/3.

2. На вертикальной поверхности большой протяженности кипит вода при давлении 0,2 МПа. Найти температуру поверхности и коэффициент теплоотдачи, если плотность теплового потока равна 1300000 Вт/м2.

Комментарий. Указанная в условии задачи большая протяженность поверхности важна в том случае, если режим кипения является пленочным. Теплоотдача при пленочном кипении на вертикальной поверхности зависит от режима течения пара, при большой протяженности можно считать, что течение пара является турбулентным. При этом коэффициент теплоотдачи не зависит от координаты, и высота поверхности в расчетную формулу не входит.

3. Пузырьковое кипение воды происходит на плоской горизонтальной поверхности больших размеров при давлении 0,3 МПа и плотности теплового потока 1400000 Вт/м2. Как изменится теплоотдача, если расположить эту поверхность вертикально?

Комментарий. При изменении ориентации поверхности с горизонтальной на вертикальную изменится критический тепловой поток: для вертикальной поверхности в формуле Кутателадзе вводится поправочный коэффициент 0,72. В связи с этим при вертикальном расположении возможна смена режима кипения.

4. Оценить значение разности температур между стенкой и жидкостью, соответствующее началу кипения насыщенной воды на вертикальной поверхности высотой 0,2 м при атмосферном давлении.

Комментарий. Для приближенной оценки разности температур, необходимой для начала кипения, можно принять равными коэффициенты теплоотдачи при свободной конвекции и кипении, которые зависят от перепада температур.
2. Теплообмен при конденсации
1. На наружной поверхности вертикальной трубы диаметром 20 мм и длиной 2 м конденсируется сухой насыщенный водяной пар при давлении 0.1 МПа. Температура поверхности трубы 95 оС. Как изменится средний коэффициент теплоотдачи, если длину трубы увеличить в пять раз?

Комментарий. В первую очередь необходимо определить режим течения жидкости, так как без этого невозможен правильный выбор формулы для расчета коэффициента теплоотдачи. Следует отметить, что при изменении длины может измениться режим течения жидкости.

2. На плоской вертикальной пластине происходит пленочная конденсация неподвижного насыщенного пара. Как изменится расположение точки смены режимов течения пленки конденсата (ламинарный-турбулентный), если ускорение свободного падения увеличится в 8 раз?

Комментарий. Точка смены режимов определяется значением приведенной длины Z = 2300. При изменении ускорения свободного падения приведенная длина для точки смены режимов не изменится.

3. Какую температуру стенки необходимо обеспечить, чтобы при пленочной конденсации сухого насыщенного водяного пара на поверхности горизонтальной трубы диаметром 12 мм и длиной 2 м конденсировалось 6·10–3 кг/с пара? Пар находится при давлении 0.25 МПа.

Комментарий.

Расход конденсата связан с тепловым потоком через балансовое соотношение, а тепловой поток, в свою очередь, равен произведению коэффициента теплоотдачи, температурного напора и площади поверхности. Коэффициент теплоотдачи в задачах конденсации зависит от температурного напора, так что связь расхода жидкости и разности температур между паром и стенкой является нелинейной.
3. Объемная конденсация в парогазовом потоке
При описании объемной конденсации пересыщенного пара широко используется кинетическое уравнение для функции распределения капель по размерам, для которого авторами настоящей работы был предложен метод прямого численного решения. Однако ранее метод не использовался для объемной конденсации при течении в каналах. Целью данной работы является анализ влияния межфазного теплообмена на объемную конденсацию при течении в сопле и определение границ применимости простых приближений для температуры капель. Для описания процесса объемной конденсации используются кинетическое уравнение и уравнения газодинамики. Рассматривается одномерное стационарное течение парогазовой смеси в сверхзвуковой части сопла. С учетом малого размера капель скорости жидкой и газообразной фаз приняты одинаковыми, при расчете их скорости роста и межфазного теплового потока учитывались неравновесные эффекты.

Расчеты проводились для смесей цезий – аргон (свободномолекулярный режим роста) и этан – гелий (переходный режим роста). Согласно полученным результатам, учет конечной скорости межфазного теплообмена приводит к количественным изменениям функции распределения капель по размерам и макропараметров конденсационного аэрозоля (числовая плотность и средний размер капель) по сравнению с использованием предельных случаев температуры капель, качественные изменения отсутствуют. Для допущения о равенстве температур фаз точность возрастает с ростом концентрации газа, а для допущения о равенстве температуры капель и температуры насыщения – с ее уменьшением. При больших числах Кнудсена это связано с тем, что межфазный тепловой поток прямо пропорционален парциальному давлению газа, а при умеренных – также с ростом теплопроводности рассматриваемой парогазовой смеси. На рис. 1 в качестве примера показана зависимость температуры парогазовой смеси от координаты, отнесенной к начальной скорости потока, на рис. 2 – зависимость функции распределения от размера капель при x/u = 6 мс.


Рис. 1. Температура газообразной фазы.



Рис. 2. Функция распределения капель по размерам при x/u = 6 мс.

Похожие:

А. К. Ястребов Научно-образовательный материал «Тепломассообмен» iconАннотация на научно-образовательный материал
Научно-образовательный материал «Способы и средства улучшения качества электрической энергии», включающий презентацию, предназначен...
А. К. Ястребов Научно-образовательный материал «Тепломассообмен» iconПрименение методов математической оптимизации в электроэнергетике...
Научно-образовательный материал предназначен для переподготовки и повышения квалификации специалистов в рамках приоритетного направления...
А. К. Ястребов Научно-образовательный материал «Тепломассообмен» iconВыбор сечений проводов и жил кабелей линий электропередачи научно-образовательный материал
Научно-образовательный материал предназначен для переподготовки и повышения квалификации специалистов в рамках приоритетного направления...
А. К. Ястребов Научно-образовательный материал «Тепломассообмен» iconИсследовательский университет «мэи» Кафедра Общей физики и ядерного...
Научно-образовательный материал включает в себя демонстрационный материал к лекциям по следующим разделам курса
А. К. Ястребов Научно-образовательный материал «Тепломассообмен» iconАннотация на научно-образовательный материал учебно-методический комплекс
Научно-образовательный материал “Учебно-методический комплекс “Стесненное кручение тонкостенных стержней” содержит задачи по расчету...
А. К. Ястребов Научно-образовательный материал «Тепломассообмен» iconАннотация на научно-образовательный материал
Настоящий научно-образовательный комплекс представляет интерес для различных категорий населения Москвы: опытно-конструкторских бюро,...
А. К. Ястребов Научно-образовательный материал «Тепломассообмен» iconАннотация к научно-образовательному материалу
Михайлов А. Н. Исламская цивилизация Средних веков. Научно-образовательный материал
А. К. Ястребов Научно-образовательный материал «Тепломассообмен» iconАннотация научно-образовательного материала
Представленный научно-образовательный материал (ном) предназначен для слушателей, повышающих квалификацию по направлениям “Энергомашиностроение",...
А. К. Ястребов Научно-образовательный материал «Тепломассообмен» iconНаучно-образовательный материал
Для профессиональной подготовки программиста практикумы второго и следующих уровней обязательны. Практикум второго уровня обеспечивается...
А. К. Ястребов Научно-образовательный материал «Тепломассообмен» iconШиринский В. С., Жирнова Н. Б
Научно-образовательный материал (ном) представляет собой электронный образовательный ресурс, который может быть использован в системе...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2014
shkolnie.ru
Главная страница