Chemoa - konwekcja - omówienie

Nasza ocena:

3
Pobrań: 42
Wyświetleń: 826
Komentarze: 0
Notatek.pl

Pobierz ten dokument za darmo

Podgląd dokumentu
Chemoa - konwekcja - omówienie - strona 1 Chemoa - konwekcja - omówienie - strona 2 Chemoa - konwekcja - omówienie - strona 3

Fragment notatki:

KONWEKCJA (WNIKANIE)    1. Dotyczy głównie przenoszenia ciepła w warstwie granicznej pomiędzy  płynem (cieczą, gazem) a ścianką rurociągu (ciałem stałym).  2. Związana jest z ruchem płynów.  3.  Konwekcyjny ruch ciepła może się odbywać podczas uwarstwionego,  burzliwego czy przejściowego przepływu płynu.  4. Występuje w przewodach transportujących płyny za pomocą  wentylatora lub pompy ( konwekcja wymuszona ), w przewodach  kominowych gdzie różnica temperatur w różnych punktach wywołuje  zmianę  gęstości płynu (zmianę ciśnień statycznych), co powoduje  ruch płynów ( konwekcja naturalna ), w zbiornikach gdzie wrze lub  kondensuje płyn ( konwekcja przy zmianie stanu skupienia ).  5.  Zachodzi zarówno podczas ogrzewania jak i chłodzenia płynów.  6. Jest  trudna do teoretycznego ujęcia przez związek ruchu płynu z  ruchem ciepła. Różny charakter ruchu płynu, zmienna lepkość w  różnych temperaturach, różny rozkład prędkości, wiry, kłębienia itp.  wpływają na zjawisko konwekcji. Formułuje się tzw. równania  kryterialne, wyznaczane na podstawie analizy wymiarowej.    RUROCIĄG TRANSPORTUJĄCY PŁYN  T     ZBIORNIK Z WRZĄCĄ LUB KONDENSUJĄCĄ CIECZĄ    PRZYKŁAD ANALIZY WYMIAROWEJ  dA T T dq w ⋅ − = ) ( α    równanie Newtona  gdzie:  α - współczynnik wnikania ciepła, który jest funkcją   d, L, u, c,  λ, η, ρ, β, Δ T, g  posługując się zasadami analizy wymiarowej można zapisać  ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ Δ ⋅ = L d T gL c ud f d , , , β ν λ η η ρ λ α 2 3 1   Ułamki bezwymiarowe noszą następujące nazwy:  λ α d Nu =   liczba Nusselta;    ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ = λ η c Pr   liczba Prandtla;   ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ = η ρ ud Re   liczba Reynoldsa ;   T gL Gr Δ ⋅ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ = β ν 2 3   liczba Grashofa;   ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ = L d K g   liczba podobieństwa geometrycznego;  czyli  ( ) g K Gr f Nu , Pr, , Re 1 =     Szczegółowa postać w/w równania dla konwekcji wymuszonej  i burzliwego ruchu płynu:   Współczynnik wnikania ciepła jest funkcją  ( ) λ ρ η α , , , , , , c L d w f =   wg analizy wymiarowej:  ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ = d L c wd f d , , 1 λ η η λ α   czyli    ( ) g K f Nu Pr, , Re 1 =    lub      na podstawie doświadczeń  wyznacza się wartości współczynników A, B i C  C B A Nu Pr Re = gdy L/d50 wówczas jego wpływ na wartość  α można pominąć, 

(…)


1= A

= A⎜
⎜ η ⎟ ⋅ ⎜ λ ⎟ ⇒ Nu = A ⋅ Re ⋅ Pr

λ
⎛α ⋅ d ⎞


⎠ ⎝


⎝ λ ⎠
Dla omawianego przypadku uzyskuje się równanie McAdamsa
Nu = 0,023 ⋅ Re 0,8 ⋅ Pr 0, 4
WNIKANIE CIEPŁA (KONWEKCJA)
Wnikanie ciepła pomiędzy powierzchnią ścianki a płynem, gazem
opisuje równanie różniczkowe Newtona:
dq = α (Tw − T ) ⋅ dA
gdzie:
q – natężenie przepływu ciepła [W],
α - współczynnik wnikania ciepła [W/m2·K],
Tw…
… skierowana do góry lub chłodząca skierowana w
dół) wówczas współczynnik α należy zwiększyć o 30%, natomiast gdy
istnieją warunku utrudniające konwekcję należy α zmniejszyć o 30%.
2) wnikanie ciepła w przestrzeni ograniczonej
Jest skomplikowane ze względu na małe rozmiary rozpatrywanej
powierzchni. Nie można ustalić osobno współczynników α dla
ogrzewania i chłodzenia płynu. Natężenie przepływu ciepła oblicza…
…).
Dla wody współczynnik α oblicza się z następującego wzoru:
α = 3,14 ⋅ ( p 105 ) 0,15 ⋅ (q A) 0, 7
α = 45,8 ⋅ ( p 105 ) 0,5 ⋅ ΔT 2,33
gdzie:
q/A – natężenie przepływu ciepła na jednostkę powierzchni grzejnej
[W/m2],
p – ciśnienie wrzącej cieczy [Pa],
ΔT – różnica temperatur między temperaturą powierzchni ścianki a
temperaturą wrzącej cieczy [K, °C].
Dla roztworów wodnych i innych cieczy:
α , = ϕ ⋅α wody…
… [W/m2·K],
d – średnica przewodu [m],
λ - współczynnik przewodzenia ciepła [W/m·K]
Re =
u⋅d ⋅ρ
η
- liczba Reynoldsa (charakteryzująca podobieństwo
hydrodynamiczne),
u – średnia liniowa prędkość przepływu płynu [m/s],
ρ - gęstość płynu [kg/m3],
η - współczynnik lepkości dynamicznej płynu [Pa·s]
Re charakteryzuje rodzaj przepływu płynu przez rurociąg:
Re< 2100 – przepływ laminarny (uwarstwiony),
2100<Re…
…-Tate’a
zakładamy:
przepływ laminarny Re<2100
niewielka różnica temperatur pomiędzy ścianką a płynem
Nu = C ⋅ (Re⋅ Pr⋅ d L)
n
współczynnik wnikania ciepła oblicza się dla średniego spadku
temperatury Tśr =
(Tścianki + T pynu )
2
wartości współczynnika C i wykładnika n zależą od wartości iloczynu
Re⋅ Pr ⋅ d L
1) dla Re⋅ Pr ⋅ d L >13 współczynnik C=1,86, zaś n=0,33 stąd:
Nu = 1,86 ⋅ (Re⋅ Pr ⋅ d L)0 ,33…
… współczynnik
wnikania ciepła, jeżeli liniowa prędkość przepływu oleju równa się
0,3m/s. Parametry fizyczne oleju w temp. 40°C: η=0,233 Pa·s, λ=0,179
W/m·K, ρ=840 kg/m3 i c=1,926 kJ/(kg·K). Lepkość dynamiczna oleju w
temperaturze 30°C ηw=0,455 Pa·s
ZADANIE 5
Rurami o średnicy wewnętrznej 82,5mm przepływa glikol etylenowy z
prędkością liniową równą 0,7m/s. Temperatura średnia glikolu
etylenowego wynosi 60°C…
... zobacz całą notatkę



Komentarze użytkowników (0)

Zaloguj się, aby dodać komentarz