загрузка...
 
1.3.5. Повністю розвинений теплообмін
Повернутись до змісту

1.3.5. Повністю розвинений теплообмін

Попереднє ознайомлення. Точно так, як і поле швидкості в каналі має початкову ділянку і область повністю розвиненої течії, поле температури характеризується аналогічними тенденціями. На рис. 1.6 показані профілі температури у різних поперечних перетинах каналу. Рідина втікає в канал, маючи постійну температуру. Потім біля стінок каналу формуються і поступово збільшуються температурні приграничні шари. У результаті профіль температури по перетину встановлюється і не змінюється уздовж координати . Ділянку, де температура Т= Т(х, у) і , можна розглядати як область повністю розвиненого теплообміну, але, як буде показано далі, це визначення обмежує область застосування аналізу повністю розвиненого теплообміну досить нецікавими випадками.

У ситуації, показаній на рис. 1.6, рідина одержує тепло від верхньої стінки і втрачає його на нижній. У області повністю розвиненого теплообміну рідина інтегрально не одержує і не втрачає тепло (от чому температура не змінюється уздовж осі ). У цій області рух рідини абсолютно не впливає на розподіл температури. Задача вироджується в просту задачу стаціонарної теплопровідності у поперечному перетині без яких-небудь джерел тепла. Така задача легко розв'язується, але вона не відповідає реальній ситуації. При течіях в каналах звичайно має місце охолодження або нагрів рідини.

Рисунок 1.6 - Розвиток нуля температури

Якщо рідина в каналі піддається охолодженню або нагріву, то температура Т повинна змінюватися уздовж осі . Але навіть в цьому випадку для поля температури можна ввести поняття області повністю розвиненого теплообміну.

Область повністю розвиненого теплообміну. Коли деяка безрозмірна температура  стає незалежною від , хоча Т продовжує залежати від х, у і , поле температури розглядатиметься як повністю розвинене. Таким чином, для області повністю розвиненого теплообміну

.                             (1.52)

Це означає, що форма температурного профілю залишається постійною при різних значеннях . Іншими словами, дана область повністю розвиненого теплообміну характеризується постійним коефіцієнтом тепловіддачі.

Оскільки на поле температури впливають швидкості в каналі, то важливою умовою існування області повністю розвиненого теплообміну є повністю розвинене поле швидкості. Для того щоб підсумкове поле температури мало незмінну форму, необхідна деяка міра регулярності теплових граничних умов.



загрузка...