 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ, ТЕПЛОВОЙ И ДИФФУЗИОННЫЙ ПОГРАНИЧНЫЕ СЛОИ
Интенсивность теплоотдачи зависит от характера движения жидкости относительно поверхности теплообмена, которое может быть ламинарным или турбулентным. Ламинарным называют такое движение, при котором возможно существование стационарных траекторий ее частиц. При ламинарном режиме течения частицы жидкости движутся, не перемешиваясь друг с другом, параллельно стенкам канала и траекториям других частиц. Турбулентным называют движение с хаотично изменяющимися во времени траекториями частиц. При этом в потоке возникают нерегулярные пульсации скорости, давления и других параметров, приводящие к интенсивному перемешиванию частиц жидкости между собой.
Движение жидкости (ламинарное или турбулентное) относительно неподвижной стенки вблизи нее затормаживается вследствие трения о стенку. Чем меньше расстояние от поверхности стенки до рассматриваемого слоя жидкости, тем меньше его скорость. Исчезающий тонкий слой жидкости, непосредственно примыкающий к стенке, обычно считают неподвижным (условие прилипания). Область течения вязкой жидкости, характеризующаяся малой (по сравнению с продольными размерами области) толщиной и большим поперечным градиентом скорости, вызывающим поперечный перенос количества движения, называется гидродинамическим пограничным слоем. Это понятие впервые было введено Л. Прандтлем в 1904 г.
Рисунок 10.1 иллюстрирует формирование гидродинамического пограничного слоя при продольном обтекании жидкостью
некоторой поверхности. Во входном сечении (х = 0) и за пределами гидродинамического пограничного слоя при х>0 наблюдается невозмущенный поток, характеризующийся бесконечно малым влиянием на него стенки. Толщина пограничного слоя бг по мере увеличения координаты х на рисунке возрастает, т. е. влияние вязкости при движении жидкости все дальше проникает в невозмущенный поток. Течение жидкости в пограничном слое у стенки может быть ламинарным, турбулентным или переходным от первого режима ко второму. В турбулентном пограничном слое непосредственно у стенки наблюдается тонкий слой жидкости с ламинарным ее движением — так называемый вязкий или ламинарный подслой.
По аналогии с гидродинамическим пограничным слоем Г. Н. Кружилиным было введено понятие теплового пограничного слоя, под которым понимают область течения вязкой теплопроводной жидкости, характеризующуюся малой (по, сравнению е продольными размерами области) толщиной и большим поперечным градиентом температуры, вызывающим перенос теплоты (рис. 10.2).
Под толщиной пограничного слоя — гидродинамического или теплового — понимают условную величину, определяемую как расстояние по нормали от стенки, на котором, соответственно продольная составляющая скорости или температура, с заданной точностью достигают своего предельного значения вдали от стенки, т. е в ядре потока. В общем случае толщина гидродинамического пограничного слоя отличается от толщины теплового пограничного слоя: br≠Sm. Наряду с понятием гидродинамического и теплового пограничных слоев существует также понятие диффузионного пограничного слоя, который характеризуется большим поперечным градиентом концентрации данного компонента в смеси. Под действием этого градиента происходит поперечный перенос рассматриваемого компонента.
Поиск по сайту: