Библиографическое описание:Теплообмен при ламинарном течении жидкости в плоском канале : научное издание / Ю. В. Видин [и др.]. - Текст : непосредственный // Системы. Методы. Технологии. - 2023. - №2. - С. 80-85. - ISSN 2077-5415, DOI 10.18324/2077-5415-2023-2-80-85.
Аннотация:Результаты фундаментальных тепловых расчетов используются практически в любых областях производства, поэтому процессам передачи теплоты уделяется особое внимание. Для исследований процессов теплопередачи в жидких или твердых телах используется аналитическая теория теплопроводности. Основная задача при этом заключается в определении распределения полей температур при заданных краевых условиях по объему тела. Интенсивность процесса теплопередачи напрямую зависит от информации о температурном поле, а значит, и о возможности управлять параметрами потока энергоносителя на любой стадии соответствующего технологического процесса. Различная интенсивность теплообмена априори ведет к применению более сложных характеристических уравнений, решение которых сейчас осуществляется, в подавляющем большинстве, численными методами. Представленная работа посвящена исследованию распределения температуры внутри ламинарного потока жидкости, движущейся в плоском канале. При этом предполагается, что течение среды является стационарным, с параболическим профилем скорости, и теплофизические свойства ее постоянные. В статье излагается приближенный аналитический метод расчета температурного поля в ламинарном потоке жидкости, движущемся в плоском канале. Получены сравнительно простые математические зависимости для определения первой собственной функции сформулированной задачи и ее первого характеристического корня. Предлагаемые выражения обладают высокой точностью и позволяют оперативно исследовать процесс теплообмена в зоне упорядоченного режима течения среды в щелевидной трубе, являющегося основным после начального термического участка канала. Рекомендуемые авторами аналитические решения доведены до конечных расчетных формул, пригодных для непосредственного практического применения. Следует отметить, что повышение эффективности приближенных аналитических способов решения линейных задач теплопереноса позволяет на их основе успешно проводить также исследования широкого класса важных процессов нелинейного теплообмена, например, осуществлять расчет высокотемпературного нагрева ламинарных потоков жидкости, текущей в каналах постоянного сечения. Особенность в этом случае заключается в том, что с ростом температуры греющей среды механизм конвективного переноса значительно усиливается радиационной составляющей. Благодаря этому граничное условие на внешней поверхности канала оказывается существенно нелинейной функцией ее температуры, что весьма усложняет задачи такого класса. Математическая сложность краевых условий не позволяет решать данный тип задач с помощью строго аналитических методов. В подобных случаях целесообразно использовать наиболее подходящие приближенные способы.
The results of fundamental thermal calculations are used in almost all areas of production, therefore, special attention is paid to heat transfer processes. To study heat transfer processes in liquid or solid bodies, the analytical theory of heat conduction is used. The main task in this case is to determine the distribution of temperature fields under given boundary conditions over the volume of the body. The intensity of the heat transfer process directly depends on information about the temperature field, and hence on the ability to control the parameters of the energy carrier flow at any stage of the corresponding technological process. Different intensity of heat transfer a priori leads to the use of more complex characteristic equations, the solution of which is now carried out in the vast majority of numerical methods. The present work is devoted to the study of the temperature distribution inside a laminar fluid flow moving in a flat channel. In this case, it is assumed that the flow of the medium is stationary with a parabolic velocity profile and its thermophysical properties are constant. The article presents an approximate analytical method for calculating the temperature field in a laminar fluid flow moving in a flat channel. Relatively simple mathematical dependencies are obtained for determining the first eigenfunction of the formulated problem and its first characteristic root. The proposed expressions are highly accurate and allow one to quickly investigate the heat transfer process in the zone of the ordered flow of the medium in the slot-like tube, which is the main one after the initial thermal section of the channel. The analytical solutions recommended by the authors have been brought to final calculation formulas suitable for direct practical application. It should be noted that increasing the efficiency of approximate analytical methods for solving linear problems of heat transfer makes it possible to successfully study a wide class of important processes of nonlinear heat transfer on their basis, for example, to calculate high-temperature heating of laminar fluid flows flowing in channels of constant cross section. The peculiarity in this case is that with an increase in the temperature of the heating medium, the mechanism of convective transfer is significantly enhanced by the radiation component. Due to this, the boundary condition on the outer surface of the channel turns out to be an essentially non-linear function of its temperature, which greatly complicates problems of this class. The mathematical complexity of the boundary conditions does not allow solving this type of problems using strictly analytical methods. In such cases, it is advisable to use the most suitable approximate methods.
Издательство:Братский государственный университет, Братск
Источник:Системы. Методы. Технологии
Выпуск:№2
Номера страниц:80-85
Держатель оригинала документа:Братский государственный университет, Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет им. С.М. Кирова, Сибирский федеральный университет
Количество экземпляров:
Твёрдая копия издания отсутствует в фонде библиотеки
