Физический смысл чисел подобия

Это безразмерные комплексы, имеющие определенный физический смысл, который вытекает из сущности дифференциальных уравнений процесса и условий однозначности.

Эти числа можно разбить на две группы:

1) Числа теплового подобия. (Nu, Pe, Fo)

2) Числа гидродинамического подобия Eu, Re, Gr, Ho.

– Nu–безразмерный коэффициент теплоотдачи.

, его физический смысл становится понятен при некотором преобразовании:

, т.о. Nu – отношение плотности теплового потока на поверхности стенки за счет теплоотдачи к плотности теплового потока, передаваемого через слой толщиной l путем теплопроводности.

– Pe – отношение теплового потока, переносимого в жидкости конвекцией к тепловому потоку, переносимому в жидкости теплопроводностью.

.

– Fo – тепловая инерция. .

– Re – мера отношения в потоке сил инерции и молекулярного трения.

– Gr – мера отношения массовых сил, обусловленных различием плотности в отдельных точках неизотермического потока к силам молекулярного трения или вязкости.

.

– Eu – мера отношения сил давления и инерции в потоке; или мера отношения гидродинамического сопротивления к динамической нагрузке рассматриваемого участка стенки.

.

Pr – критерий теплофизических свойств. .

Если процесс теплоотдачи стационарен, то результаты экспериментов представляются в следующем виде:

Nu=f(Re,Pr,Gr) – при свободной и вынужденной конвекции.

Nu=f(Re,Pr) – только при вынужденной конвекции.

Nu=f(Pr,Gr) – только при свободной конвекции.

Эти формулы имеют степенной характер.

, где C, m, n определяются на основе обработки экспериментальных данных. Определяющим размером является характерный размер. Определяющей температурой является та температура, по которой принимаются физические свойства.

В том случае, если поток неизотермичен, то в уравнениях подобия учитывается влияние на a температуры стенки и жидкости, это учитывает поправка e_t, причем:

Для капельной жидкости e_t=,

Для газов: e_t=– функция температурного поля, вводится при температурных напорах >500⁰C.

Дата добавления: 2014-01-14