Влияние физико-химических свойств жидкостей на теплопроводность и естественную конвекцию

• Автор: Матаев, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 02.00.04, 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 143 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ТЕПЛООБМЕН В ЖИДКОСТЯХ ПРИ МАЛЫХ ГРАДИЕНТАХ СКОРОСТЕЙ И ТЕМПЕРАТУР

1.1. Основные понятия теплопроводности в жидкостях и газах

1.2. Анализ справочных экспериментальных данных по теплопроводности жидкостей

1.3. Конвективный теплообмен, числа Прандтля, Грасгофа, Рэлея

1.4. Экспериментальные исследования естественной конвекции

1.5. Критериальные уравнения естественной конвекции в

вертикальных слоях

1.6. Обзор расчетнотеоретических исследований естественной

конвекции в слоях

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И МЕТОДИКИ ИЗМЕРЕНИЯ ЭФФЕКТИВНЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ

ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ В ВЕРТИКАЛЬНЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СЛОЯХ
2.1. Импульсный метод измерения эффективного коэффициента температуропроводности в жидкостях
2.2. Стационарный метод определения эффективных коэффициентов теплопроводности и естественной конвекции в жидкостях
ГЛАВА 3. ФИЗИКОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЯВЛЕНИЙ ПЕРЕНОСА ТЕПЛА В ВОДЕ И ВОДНЫХ РАСТВОРАХ СОЛЕЙ
3.1. Физикохимические свойства и механизм теплообмена в воде и бесконечно разбавленных водных растворах с удельной электропроводностью от мкСмсм до 0 мкСмсм
3.2. Физикохимические свойства и механизмы теплопереноса в водных растворах солей с удельной электропроводностью на уровне 0 мкСмсм
3.3. Физикохимические свойства и механизмы теплообмена в чистой воде с удельной электропроводностью 4 мкСмсм
3.4. Анализ состояния технических вод по величине температуропроводности импульсным методом
ГЛАВА 4. КРИТЕРИАЛЬНЫЕ ЗАВИСИМОСТИ ЭФЕКТИВНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ В ЖИДКОСТЯХ В
ВЕРТИКАЛЬНЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СЛОЯХ ПРИ
ОКОЛОКРИТИЧЕСКИХ ЧИСЛАХ РЭЛЕЯ
4.1. Результаты экспериментального исследования и обобщенные данные о зависимости естественной конвекции в полярных и неполярных жидкостях от числа Рэлея
4.2. Безразмерные параметры естественной конвекции в вертикальных
4.3. Установление зависимости естественной конвекции в вертикальных слоях от толщины слоев жидкостей
4.4. Критериальные уравнения естественной конвекции в вертикальных слоях жидкостей
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Теплоотдача конвективная теплопередача конвективный теплообмен между движущейся средой и поверхностью е раздела с другой средой твердым телом, жидкостью или газом. Теплопередача процесс теплообмена между двумя теплоносителями движущейся средой, используемой для переноса теплоты через разделяющую их стенку. Радиационно конвективный теплообмен сложный теплообмен теплообмен, обусловленный совместным переносом теплоты излучением, теплопроводностью и конвекцией. Независимо от механизма переноса, тепловой поток всегда направлен от более нагретого к менее нагретому телу, а сам процесс теплообмена, согласно второму закону термодинамики, является необратимым. Теплообмен между телами зависит от их формы и размеров, а также от времени процесса, так как происходит в конкретных пространственно временных условиях. Другими важными факторами являются физические свойства тел и их агрегатное состояние. В результате перепад температур, геометрия и физические свойства тел, агрегатное состояние и параметры теплоносителя, а также время процесса будут определять интенсивность теплообмена и количество переносимой теплоты . Основным фактором, определяющим интенсивность теплообмена, является температура. Зависимость интенсивности разных видов теплообмена от температуры не одинакова, поэтому в различных диапазонах температур может превалировать тот или иной механизм теплопереноса. Жидкости занимают промежуточное положение между газами и твердыми телами. Молекулы жидкости в отличие от газов расположены достаточно тесно и совершают сложные периодические движения лишь в определенных ограниченных участках пространства одновременно каждая молекула находится в сфере действия других молекул. Теплопроводность жидкости осуществляется обменом энергии при соударениях молекул по типу распространения продольных колебаний аналогично распространению звука. Теплопроводность жидкостей лежит в диапазоне 0,1,0 ВтмК и уменьшается с ростом температуры за исключением воды и глицерина 3,5,6. Теплопроводность большинства простых органических жидкостей в 0 раз больше теплопроводностей газов при низких давлениях и той же температуре. Она мало зависит от давления, а повышение температуры обычно приводит к уменьшению теплопроводности. Эти характеристики подобны тем, которые отмечались для вязкости жидкости, хотя зависимость вязкости от температуры почти экспоненциальная, а для теплопроводности она слабее и приближается к линейной 5. Значения Хь теплопроводность жидкого состояния для большинства обычных органических жидкостей составляют 6 калсм сК при температурах ниже нормальной точки кипения, но для воды, МН3 и других сильно полярных соединений соответствующие значения в раза выше. Кроме того, во многих случаях безразмерное соотношение МАИд М молекулярная масса, X теплопроводность, И. А, часто в 0 раз больше, чем для нормальных органических жидкостей. Теплопроводность тела в твердом состоянии при температуре плавления приблизительно на больше, чем в жидком. Данные о теплопроводности жидкостей собраны и оценены Джеймсоном и др. Различие между значениями переносных свойств газовой и жидкой фаз указывает на особенности механизма передачи энергии количества движения или массы, т. И 4, где 1. В газовой фазе молекулы могут перемещаться относительно свободно и передавать количество движения или энергию с помощью механизма столкновений. Межмолекулярные силовые поля влияют на значения X, х и хотя и заметно, но не определяющим образом, т. V и П0 2V интеграл столкновения для вязкости и теплопроводности, интеграл столкновения для коэффициента диффузии, которые в действительности представляют собой отношения интегралов столкновений для реального силового поля и идеальной системы, в которой молекулы рассматриваются как жесткие невзаимодействующие сферы. Отклонения значений Пу и от единицы дают грубую количественную оценку важности влияния сил межмолекулярного взаимодействия на величину коэффициентов переноса в газовой фазе. Уравнения для 2у и для показывают, что значения их часто близки к единице.