Kompakti radan lämmönsiirto

We are searching data for your request:

Forums and discussions:

Manuals and reference books:

Data from registers:

Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Esittely

Konvektio virtaavissa nesteissä

Konvektiivisessa lämmönsiirrossa lämpöenergia siirtyy suurempien aineaggregaattien mukana ja liikkuessa. Virtavissa nesteissä tämä kuljetusilmiö on päällekkäin lämmönsiirron johtumisen kautta ja sitä ohjataan järjestelmän hydrodynaamisilla prosesseilla.

Konvektiota on periaatteessa kahta tyyppiä:

Itsekonvektio: Aineaggregaattien liike johtuu väliaineen tiheyseroista.
Pakotettu konvektio: Väliaineen konvektio johtuu sekoittamisesta tai pumppauksesta.

Koska lämmön konvektio kulkee hyvin nopeasti, lämpötilagradientit konvektiivisessa virtauksessa eivät yleensä ole kovin suuria ja ne jätetään usein huomiotta laskettaessa lämmönsiirtoa.

Lämmönsiirto

Lämmönsiirto on termi, jota käytetään kuvaamaan lämmön siirtymistä nesteen ja kiinteän faasin välillä, jossa tapahtuu havaittava lämpötilan hyppy.

Ihannetapauksessa oletetaan, että faasirajan vieressä oleva nestefaasi on levossa. Lämmönsiirto tapahtuisi tällöin yksinomaan lämmön johtumisen kautta. Todellisuudessa sitä lämmitettäessä tai jäähdytettäessä muuttuvat pääasiassa ominaispainot, jotka johtavat välittömästi kiertoon.

Liikkuvat hiukkaset varautuvat lämpöenergialla ja haihduttavat lämpöä paljon enemmän kuin nesteen lämmönjohtavuus. Tällä tavoin kiinteän aineen pinnat vapautuvat nopeasti lämmöstä, lämmön siirtyminen seinään vähenee ja lämpöhyppy lisääntyy. Mitä suurempi virtausnopeus, sitä parempi lämmön hajaantuminen (tai syöttö päinvastoin).

Lämmönsiirto on siis paljon monimutkaisempaa kuin lämmönjohtaminen kiinteissä kappaleissa, koska puhtaiden materiaaliparametrien lisäksi myös fluidiolosuhteet (esim. laminaarinen tai turbulenttinen virtaus) tai faasimuutoksia (haihtuminen, kondensaatio) vaikuttavat. otettu huomioon.

Lämmönsiirron laskeminen

Kun kyseessä on lämmönsiirto kiinteästä seinästä nestemäiseen väliaineeseen ja päinvastoin, käytetään seuraavaa mallikonseptia:

Seinään muodostuu laminaarinen virtaava kalvo (Prandtl-rajakerros) ⇒ lämmönsiirto hitaamman lämmönjohtavuuden kautta ⇒ suuri lämpötilagradientti
Viereisellä turbulenssialueella: nesteen hyvä sekoittuminen ⇒ lämmönsiirto nopean konvektion kautta ⇒ lämpötilagradientti ei kovin suuri

Lämmönsiirron kokonaisvastus on pääasiassa Prandtl-rajakerroksessa. Rajakerroksen paksuus on luokkaa 1...10^-2 mm ja riippuu nesteen virtausnopeudesta.

Koska tällä alueella lämpö siirtyy vain johtuen, se seuraa lämpövuon tiheyttä $\overset{\cdot}{q}$ 1. Fourier-yhtälön mukaan:

\dot{q} = \frac{λ}{Δ z} \cdot Δ T

Lämmönjohtavuuskerroin riittää suhteellisuusvakioksi $λ$ nyt ei enää poissa. Sen sijaan sen on oltava myös laminaarisen rajakerroksen leveys $δ$ on otettava huomioon. Tästä syystä prefactoria käytetään $λ / Δ z$ suhteellisuusvakioon $α$ yhdessä ja kutsua niitä lämmönsiirtokertoimeksi.

α = \frac{λ}{δ}

Tästä seuraa lämpövuon tiheys lämmönsiirron aikana nesteestä kiinteään seinään:

\dot{q} = α (T_{Neste} - T_{Seinä})

Sama laki pätee lämmön siirtymiseen seinästä nesteeseen, vain lämpötilat on vaihdettava.

Välilehti 1: Legenda

symboli	kuvaus	yksikkö
$\overset{\cdot}{q}$	Lämpövirtauksen tiheys (aluekohtainen lämpövirtaus)	W m^-2
$α$	Lämmönsiirtokerroin	W K ^-1 · M^-2
$δ$	Laminaarisen rajakerroksen leveys	m
$λ$	Lämmönjohtavuuskerroin	W K ^-1 · M^-1
$T$	lämpötila	K
$Δ T$	Lämpötila ero	K
$Δ z$	Rajakerroksen leveys	m

Lämmönsiirtokerroin α

Lämmönsiirtokerroin tai lämmönsiirtoluku $α$ ilmaisee lämmön määrän, joka siirtyy seinän ja nesteen välillä pinta-ala- ja aikayksikköä kohden lämpötilaerolla 1 K. Lämmönsiirtokerroin $α$ riippuu

nesteen materiaaliominaisuuksista (viskositeetin muutos lämpötilasta riippuen),
seinän muoto (karkeat seinät edistävät paksumpien rajakerrosten muodostumista),
lämpötilakenttä (rajakerroksen tuhoutuminen lämmityspinnalle muodostuvien kuplien vuoksi)
ja virtausolosuhteet seinän lähellä (vaihtopintojen rivat ja urat lisäävät turbulenssia).

Seinämateriaalilla ei ole vaikutusta lämmönsiirtokertoimeen.

Lämmönsiirtovastukselle R_ü on sovellettavissa:

{R.}_{ü} = \frac{Δ T \cdot A.}{\dot{K}} = \frac{1}{α}

Välilehti 2: Legenda

symboli	kuvaus	yksikkö
$\overset{\cdot}{q}$	Lämpövirtauksen tiheys (aluekohtainen lämpövirtaus)	W m^-2
$\overset{\cdot}{K}$	Lämpövirta	W.
$α$	Lämmönsiirtokerroin	W K ^-1 · M^-2
$A.$	alueella	m²
$Δ T$	Lämpötila ero	K
${R.}_{ü}$	Lämmönsiirtovastus	K · m ² · W^-1

Useimmiten monimutkaisten hydrodynaamisten prosessien vuoksi faasirajoilla ei useinkaan ole mahdollista antaa tarkkaa tietoa kerroksen paksuudesta $δ$ tehdä sellaiseksi $α$ voidaan määrittää vain kokeellisesti. Vaikuttavien muuttujien suuren määrän vähentämiseksi ja järjestämiseksi kokeiden arvioinnissa käytetään samankaltaisuusnäkökohtia, jotta vakiintuneet periaatteet voidaan siirtää muihin tapauksiin.

Video: Quick Estimate Introduction. Radan (Heinäkuu 2022).

Kommentit:

Frazier
2022-04-01, 07:22:57

Tässä on jotain.
Danel
2022-04-04, 05:56:21

ei oikeastaan:!
Vira
2022-05-05, 09:51:56

Et ole oikeassa. Keskustelemme tästä. Lähetä minulle sähköpostia pm.
Ehud
2022-05-23, 02:24:32

Onko tämä kepponen?