Файл: Козырев, А. П. Теория тепловых и гидродинамических процессов в атомных энергетических установках учеб. пособие.pdf

зону перехода. При плавном входе в канал эксперименталь­ но было установлено, что

=WOO

(6.33)

пер \ Re - 2000

Приближенно расчет теплоотдачи можно производить по зависимости

Общие характеристики турбулентного течения в кана­ лах и механизм переноса импульса рассматривались выше, в гл. 5. Было установлено, что у стенки существует универсальный турбулентный профиль скорости ("закон стенки"). Образование турбулентных вихрей приводит к кажущемуся увеличению вязкости потока,к так называемой турбулентной вязкости . Увеличение вязкости сопро­ вождается появлением турбулентной теплопроводности

Лт и ростом теплоотдачи в турбулентных потоках. Анализ теплообмена при турбулентном течении бази­

руется в настоящее время на гидродинамической теории теплообмена, в основе которой лежит идея 0 . Рейнольдса о единстве конвективного переноса тепла и механической энергии. Это позволяет установить связь между теплоот­ дачей и сопротивлением трения, а анализ теплообмена производить на основе результатов гидродинамических исследований. Такой подход достаточно наглядно позво­ ляет раскрыть механизм турбулентного теплообмена.

224

Рассмотрим сущность гидродинамической аналогии Рейнольдса. Б турбулентном потоке в соответствии с (1.75) и (1.85) для касательного напряжения и плот­ ности теплового потока можно написать:

Рейнольдс постулировал, что в любой точке турбулентно­ го потока коэффициенты турбулентного переноса импуль­

226

Решением уравнения энергии при ^ - const и стаби­ лизированном теплообмене является интеграл Лайона, ко­ торый позволяет получить функциональную зависимость типа

Вычисление интеграла Лайона с использованием различ­ ных турбулентных профилей скорости производилось рядом исследователей. С.С.Кутателадзе [38 ] , используя трехслойную модель переноса.импульса, в диапазоне чи­ сел Прандтля Р г = 0,5 f 200 получил зависимость

При выводе зависимости (6.47) учитывалось, что в лами­

227

которое определяет относительный вклад турбулентного и молекулярного переноса тепла в общий процесс перено­

кого начального участка становятся подобными для лами­ нарного течения. Более подробно роль числа Рг в кон­ вективном теплообмене будет обсуждена в § 37.

При выводе уравнения (б .47) не учитывался молеку­ лярный перенос тепла в турбулентном ядре потока, поэ­ тому указанное уравнение справедливо для теплоносите­ лей с числом Р г г? i (газы, вода, масла) и непри­ менимо для расплавленных металлов, у которых Рг « / . Теплоотдача жидких металлов будет рассмотрена ниже.

М.А.Михеев обобщил большое количество опытных дан­ ных по теплоотдаче в прямых гладких трубах и для рас­ чета среднего коэффициента теплоотдачи при турбулент­

228