Теплообмен в жидкостях и газах

Теплоотдача при обтекании плоской поверхности (пластины)

Гидродинамические условия развития процесса При продольном течении жидкости вдоль плоской поверхности происходит образование динамического пограничного слоя, в пределах которого вследствие сил вязкого трения скорость изменяется от значения скорости невозмущенного потока w₀ на внешней границе слоя до нуля на самой поверхности пластины. По мере движения потока вдоль поверхности толщина пограничного слоя постепенно возрастает;

Рисунок 13 — Гидродинамические условия развития процесса.

тормозящее воздействие стенки распространяется на все более далекие слои жидкости. На небольших расстояниях от передней кромки пластины пограничный слой весьма тонкий и течение жидкости в нем носит струйный ламинарный характер. Далее, на некотором расстоянии х_кр в пограничном слое начинают возникать вихри и течение принимает турбулентный характер. Вихри обеспечивают интенсивное перемешивание жидкости в пограничном слое, однако в непосредственной близости от поверхности они затухают и здесь сохраняется очень тонкий вязкий подслой. Описанная картина развития процесса показана на рис. 11.

Толщина пограничного слоя б зависит от расстояния от передней кромки пластины, скорости потока w₀ и кинематического коэффициента вязкости v. При ламинарном пограничном слое.

(102).

При турбулентном пограничном слое.

(103).

где Re_x = w_oxlv — число Рейнольдса, в котором в качестве характерного размера принято расстояние х.

Переход к турбулентному режиму течения жидкости в пограничном слое определяется критическим значением числа Рейнольдса.

(104).

которое при продольном обтекании пластины обычно принимают равным 5· 10⁵.