н. Присутність ребер призводить також і до збільшення перепаду тиску по довжині каналу при тій же витраті через його перетин.
Рідина в трубопроводі підігрівають для зменшення її в'язкості і збільшення швидкості переміщення. Важливо проаналізувати поведінку рідини в трубопроводі, зміна температури від теплопровідності і кількість прикріплених ребер.
В даному випадку дослідження актуальне саме тому, що певні аспекти теми вивчені не повною мірою і проведене дослідження спрямоване на подолання цієї прогалини.
Метою роботи є розробка та дослідження цифрової моделі теплового потоку при перебігу в'язкої рідини в каналі із зовнішніми нагревающимися елементами.
Перед нами стоїть ряд завдань:
Створення математичної моделі розподілу температурного поля в в'язкої рідини;
Вибір методу реалізації математичної моделі;
Розробка алгоритмів реалізації моделі за допомогою обраних методів;
Вибір програмного середовища для його реалізації;
Розробка програми за алгоритмом за допомогою обраного програмного забезпечення;
Розробка цифрової моделі зміни поля температури в залежності від: теплопровідності рідини і металу, граничних умов;
Перевірка адекватності моделі.
1. Постановка завдання
Вирішимо задачу для теплообмінника, який складається з металевого кожуха і циліндричної труби, по якій тече рідина заданої в'язкості. Є якась труба, в якій зберігається постійна температура. У деякій ділянці цю трубу обхоплює нагрівається металевий кожух. У нашому випадку кожух нагрівають з нижньої частини.
Теплообмін між нагрітим кожухом і рідиною може відбуватися тільки через поверхню труби.
Для вихідної області задані граничні умови на зовнішній і внутрішній кордоні кожуха. На нижній частині кожуха задається постійна температура T1 (йде нагрів кожуха), на внутрішній стінці кожуха задана початкова температура T3. Здається температура рідини T2, яка втікає в область нагріву (Малюнок 2).
Здається радіус труби R2 і кожуха R1. Для забезпечення жорсткості і збільшення площі теплообміну до внутрішньої сторони труби приєднують ребра жорсткості, довжиною половини R2.
Здається теплопровідність матеріалу кожуха k і в'язкість рідини?.
Через симетрії каналу розрахункової областю буде половина кільця (Малюнок 3).
Малюнок 3 - Розрахункова область каналу
Потрібно дослідити, як виглядає температурне поле рідини при зміні:
температури нагріву кожуха;
теплопровідність матеріалу кожуха;
в'язкості рідини;
конфігурацію труби (зміна кількість ребер);
температури стінки кожуха і рідини.
2. Основні поняття теорії течії рідини
. 1 Загальні характеристики рідини
Рідина - одне з агрегатних станів речовини, матеріал, що володіє властивістю плинності, тобто суцільна легкодеформіруємих середу, що володіє властивістю текти. Основною властивістю рідини, що відрізняє її від інших агрегатних станів, є здатність необмежено змінювати форму під дією дотичних механічних напружень, навіть як завгодно малих, практично зберігаючи при цьому обсяг [4].
До основних параметрів, що характеризує властивості рідини, належать:
В'язкість?
Рідини (як і гази) характеризуються в'язкістю. В'язкістю, або внутрішнім тертям рідини, називається опір, який рідина надає переміщенню одного її шару відносно другого під впливом зовнішньої сили.
Механізм внутрішнього тертя в рідинах і газах полягає в тому, що хаотично рухаються молекули переносять імпульс з одного шару в інший, що призводить до вирівнювання швидкостей - це описується введенням сили тертя.
Розрізняють динамічну в'язкість (одиниці виміру: пуаз, 0,1Па · с) і кінематичну в'язкість (одиниці виміру: стокс, м?/с, позасистемна одиниця - градус Енглера). Кінематична в'язкість може бути отримана як відношення динамічної в'язкості до щільності речовини і своїм походженням зобов'язана класичним методам вимірювання в'язкості, таким як вимір часу витікання заданого обсягу через калібрований отвір під дією сили тяжіння [3].
Щільність?
Щільністю рідини чи газу називається кількість маси, що полягає в одиниці об'єму. Для визначення щільності речовини потрібно масу тіла m розділити на й...
