С.Л. Деменок ТЕПЛООБМЕН И ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ В ТРУБАХ И КАНАЛАХ Учебное пособие для вузов по направлению «Теплоэнергетика и теплодинамика» СТРАТА Санкт-Петербург 2018 С. Л. Деменок ТЕПЛООБМЕН И ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ В ТРУБАХ И КАНАЛАХ Учебное пособие для вузов по направлению «Теплоэнергетика и теплотехника» Страта 2018 УДК 536.2+532.5 ББК 31.31+39.71-022 Рецензенты: Кафедра теплофизических основ судовой энергетики СанктПетербургского государственного морского технического университета (зав. кафедрой доктор технических наук профессор А. Н. Дядик). <...> Теплообмен и гидравлическое сопротивление в трубах и ка-налах: Учебное пособие. <...> Модель пограничного слоя с исчезающей вязкостью . <...> Модель вихревого слоя с исчезающей скоростью деформации . <...> Модель фрактальных когерентных структур в пристенном слое . <...> СТрУКТУрА ТУрБУЛеНТНоСТи в ТрУБАХ и КАНАЛАХ 5.1. <...> Профиль скорости и гидравлическое сопротивление в трубах и каналах . <...> Распределение турбулентной кинематической вязкости по радиусу трубы . <...> Распределение температуры по радиусу трубы: аналогия Рейнольдса . <...> Влияние температурного фактора на теплоотдачу в щелевых каналах . <...> Теплообмен и трение при турбулентном течении газов с переменными физическими свойствами . <...> Все методики и подходы носят универсальный характер и соединяют в себе основы теории теплообмена, гидродинамики с практикой проектирования теплообменного оборудования на основе принятых мировым сообществом методик и прогрессивном формате. <...> На мою научно-исследовательскую работу большое влияние оказали идеи академика С. С. Кутателадзе о пограничном слое с исчезающей деформацией, профессора Н. Н. Сунцова о гидроаэродинамической аналогии и применимости модели потенциального течения к вязкой жидкости, профессора М. А. Гольдштика о потенциальном характере обтекания шара в шаровой засыпке и его учеников д. т. н. <...> Расчеты теплообменников, основанные на разных (часто субъективных) теориях, описанные <...>
Теплообмен_и_гидравлическое_сопротивление_в_трубах_и_каналах.pdf
С. Л. Деменок
ТЕПЛООБМЕН
И ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ
СОПРОТИВЛЕНИЕ
В ТРУБАХ И КАНАЛАХ
Учебное пособие для вузов
по направлению «Теплоэнергетика
и теплотехника»
Страта
2018
Стр.2
УДК 536.2+532.5
ББК 31.31+39.71-022
Рецензенты:
Кафедра
теплофизических основ судовой энергетики СанктПетербургского
государственного морского технического университета (зав.
кафедрой доктор технических наук профессор А. Н. Дядик).
Д30 Деменок С. Л.
Теплообмен и гидравлическое сопротивление в трубах и
ка-налах: Учебное пособие. – Страта, СПб.: , 2018. – 304 с.
ISBN 978-586983-099-9
В учебном пособии рассмотрены вопросы, связанные с выводом
основных соотношений, определяющих численные значения
характеристик гидродинамики и теплообмена в трубах и каналах. Особое
внимание уделено вопросам теоретического рассмотрения характеристик
потока вблизи ограничивающих его стенок. Приведены представительные
данные по исследованию теплообмена и трения при турбулентном течении
в трубах и каналах.
Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по
направлению "Теплоэнергетика и теплотехника", "Физика", "Физикотехнические
науки и технологии", "Управление в технических системах".
Может быть полезно для специалистов-теплотехников, занимающихся
решением теоретических и прикладных задач по тепло- и массообмену.
Ил. 22. Табл. 12. Библиогр.: 312 назв.
ISBN 978-586983-099-9
© С. Л. Деменок, 2012
Стр.3
ОГЛАВЛЕНИЕ
ПреДиСЛовие «Источник энергии будущего – энергия экономии» .......5
ввеДеНие ......................................................15
ГЛАвА I. оСНовЫ Теории ТеПЛооБМеНА
1.1. Основные положения расчёта конвективного теплообмена .........20
1.2. Аналогия между процессами переноса теплоты и импульса ........25
ГЛАвА II. ТеориЯ рАЗМерНоСТеЙ
2.1. Общие положения теории размерностей ........................40
2.2. Фрактальная размерность ....................................46
2.3. Методы анализа размерностей ................................54
ГЛАвА III. оБЩие ПоЛоЖеНиЯ и ТеореМЫ Теории ПоДоБиЯ
3.1. Общие положения теории подобия .............................64
3.2. Теоремы теории подобия .....................................68
3.3. Анализ на автомодельность ...................................71
ГЛАвА IV. ПреДеЛЬНЫе МоДеЛи ТеЧеНиЯ вЯЗКоЙ ЖиДКоСТи
4.1. Модель потенциального течения вязкой жидкости ................73
4.2. Модель пограничного слоя с исчезающей вязкостью ..............92
4.3. Модель вихревого слоя с исчезающей скоростью деформации ......96
4.4. Модель фрактальных когерентных структур в пристенном слое ... .124
ГЛАвА V. СТрУКТУрА ТУрБУЛеНТНоСТи в ТрУБАХ и КАНАЛАХ
5.1. Полуэмпирические модели турбулентности ....................134
5.2. Профиль скорости и гидравлическое сопротивление
в трубах и каналах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .139
5.3. Распределение турбулентной кинематической вязкости
по радиусу трубы ..........................................144
5.4. Распределение температуры по радиусу трубы:
аналогия Рейнольдса .......................................151
3
Стр.4
Оглавление
5.5. Структура турбулентности в вязком подслое ....................160
5.6. Адиабатический взрыв турбулентности ........................167
ГЛАвА VI. ЭМПириЧеСКие ДАННЫе По ТеПЛооБМеНУ
и ТреНиЮ в ТрУБАХ и КАНАЛАХ
6.1. Учет влияния температурного напора на теплоотдачу ........... .178
6.2. Сопротивление в трубах высокотемпературных
теплообменников ..........................................185
6.3. Влияние температурного фактора на теплоотдачу
в щелевых каналах .........................................188
6.4. Гидравлическое сопротивление в щелевых каналах ..............190
6.5. Теплообмен и трение при турбулентном течении газов
с переменными физическими свойствами .......................193
Заключение
209
Приложение 1 ...................................................218
Приложение 2 ...................................................238
Примечания .....................................................251
Стр.5