Для чего нужны теории подобия и анализ размерностей

Виды теплообменников и области их преимущественного применения.

Теплообменным аппаратом наз-ся устройство, в котором происходит процесс нагрева илиохлаждения т.е. осуществляется переход тепла от одного теплоносителя к другому.

Предназначены для передачи одних сред другим.Кол-во сред не должно превышать 2х

теплоносителей - это та среда которая воспринимает тепловой поток.

Различают 3 типа, вида теплообменных аппаратов.

Наиболее распространенные рекуперативные аппараты.

Рекуперативные теплообменные аппараты - это теплообменники, в которых теплота от одного теплоносителя к другому передается через разделяющую их твердую стенку. В зависимости от направления движения теплоносителей рекуперативные теплообменники подразделяют:

а) на прямоточные, если теплоносители движутся параллельно в одном направлении;

б) на противоточные, если теплоносители движутся параллельно, но в противоположных направлениях;

в) с перекрестным током, если теплоносители движутся во взаимно перпендикулярных направлениях.

Встречаются и более сложные схемы движения теплоносителей.

Регенеративные теплообменные аппараты - это теплообменники, в которых одна и та же поверхность омывается то горячим, то холодным теплоносителем. При соприкосновении с горячим теплоносителем стенка аккумулирует теплоту, а затем отдает ее холодному теплоносителю. Характерная особенность регенеративного теплообменника - нестационарный режим теплообмена. Чтобы процесс теплообмена протекал непрерывно при одинаковой продолжительности периода нагрева и охлаждения, теплообменник должен иметь две параллельно работающие секции.

Смесительные теплообменные аппараты - это теплообменники, в которых теплоносители (горячий и холодный) перемешиваются. Смесительный теплообменник используют для таких теплоносителей, которые легко разделяются после теплообменного аппарата. Например, вода и воздух.

Из трех рассмотренных выше видов теплообменников наиболее широкое и разностороннее применение находят рекуперативные теплообменники.

Подобными называются явления, происходящие в геометрически подобных системах, если у них во всех сходственных точках отношения одноименных величин есть постоянные числа [1]. Эти отношения называются константами подобия, которые могут быть различными для разных величин.

Теория подобия оперирует с обобщенными переменными или критериями подобия. Последние могут быть получены различными способами: методом масштабных преобразований и методом анализа размерностей. Первый применяется в том случае, если явление изучено в такой степени, что известно аналитическое описание процесса в какой-либо форме, и в частности, дифференциальной. Второй используется для малоизученных явлений, когда отсутствует аналитическое описание процесса

Метод масштабных преобразований состоит в приведении к безразмерному виду уравнений, описывающих процесс. Для конвективного теплообмена такими уравнениями является система

Теорема подобия. Для подобия физических процессов необходимо и достаточно, чтобы:

а) явления описывались одинаковыми по форме и физическому содержанию дифференциальными уравнениями;

б) условия однозначности были одинаковыми во всем, кроме их численных значений;

в) соответствующие определяющие критерии были равны.

Из этой теоремы следует, что подобные явления должны описываться тождественно одинаковыми безразмерными дифференциальными уравнениями и условиями однозначности должны быть тождественно одинаковы. Следовательно, критериями подобия являются, по существу, лишь определяющие критерии.

Дата добавления: 2015-04-24