Сопряженный теплообмен непрерывных тел, движущихся через теплоноситель тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.14, кандидат технических наук Новиков, Владимир Григорьевич

Оглавление диссертации кандидат технических наук Новиков, Владимир Григорьевич

Глава I. Обзор литературы и постановка задач исследования

1.1. Физическая модель.

1.2. Гидродинамический пограничный слой на непрерывной движущейся поверхности.

1.2Л. Пограничный слой на непрерывной пластине, движущейся через неподвижную среду

1.2.2. Более общие случаи решения уравнений пограничного слоя на непрерывной движущейся поверхности

1.2.3. Пограничный слой на частично подвижной поверхности

1.3. Теплообмен непрерывных движущихся материалов с окружающей средой.

1*3.1. Теплообмен при Tc = c*?«s-t , ^

1.3.2. Другие случаи теплообмена непрерывной движущейся поверхности с окружающей средой при

1.3.3. Теплообмен непрерывных движущихся тел при неоднородном распределении температуры поверхности

1.3.4. Сопряженные задачи конвективного теплообмена непрерывных движущихся тел.

Глава П. Теплообмен в ламинарном пограничном слое на непрерывней движущейся поверхности.

2.1. Точное решение уравнений теплового пограничного олоя при произвольном распределении температуры на непрерывней движущейся поверхности

2.2. Интегральная форма обобщенной функциональной связи между ^ и tt.

2.3. Теплообмен непрерывной движущейся неизотермической поверхности при Pr« i и Рг» I

2.4. Обращение теплового потока

2.4.1, Линейный закон изменения температурного напора

2.4.2. Расчет теплообмена в пограничном слое на поверхности вальцевого кристаллизатора

2.5. Точное решение уравнений теплового пограничного слоя при произвольном распределении плотности теплового потока на непрерывной движущейся поверхности.

2.6. Функция влияния в случае произвольного распределения теплового потока на непрерывной движущейся поверхности.

Глава Ш. Сопряженный теплообмен непрерывной движущейся полосы с окружающей средой в стационарных условиях.

3.1. Сведение сопряженной задачи к эквивалентной задаче теплопроводности. Вывод основных уравнений

3.2. Численное решение уравнения теплопроводности с обобщенным граничным условием.

3.3. Сопряженный теплообмен непрерывной движущейся полосы постоянной толщины

3.4. Особенности расчета сопряженного теплообмена непрерывных движущихся тел переменной толщины

3.5. Общий анализ влияния неизотермичности на сопряженный теплообмен.

Глава IУ. Теплообмен при формовании полимерных пленок.

4.1. Теплообмен при охлаждении полиэтиленовой пленки в ванне с водой.

4.2. Расчет теплового состояния полиэтиленовой пленки в приближении термически тонкого тела ш

4.3. Теплообмен в зоне формообразования в процессе производства рукавной пленки.

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Теплофизика и теоретическая теплотехника», 01.04.14 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Сопряженный теплообмен непрерывных тел, движущихся через теплоноситель»

Расчет гидродинамики и теплообмена при обтекании непрерывно движущихся тел представляет интерес для многих отраслей народного хозяйства, Такие задачи возникают, в частности, при разработке систем управления пограничным слоем, при проектировании ленточных транспортных систем /9/, технологических процессов в текстильной, бумагоделательной и химической промышленности. Оптимизация условий теплообмена в таких, например, процессах, как получение синтетических пленок и волокон, прокатка металлов, производство стекла, проволоки, непрерывная сварка движущейся полосы металла /3/ позволяет влиять не только на интенсификацию процесса производства, но и на качество продукции.

Исследования теплообмена непрерывных движущихся материалов с окружающей средой широко ведутся в настоящее время экспериментальными и теоретическими методами. В ряде работ /79, 83, 84/ показано принципиальное отличие задач гидродинамики и теплообмена непрерывных движущихся материалов от подобных задач при обтекании тел теплоносителем, что не позволяет переносить результаты, полученные при исследовании теплообмена обтекаемых тел, на случай непрерывно движущихся.

Большинство работ, посвященных исследованию теплообмена движущейся поверхности с окружающим теплоносителем, выполнено в приближенной постановке. В них не рассматривалось взаимное влияние температурных полей в жидкости и движущемся теле, задачи теплообмена решались при априорно заданных на поверхности раздела граничных условиях I, П или Ш рода. Эти решения лишь качественно описывают некоторые закономерности теплообмена и не дают достаточно точной количественной информации о локальных значениях температур и тепловых потоков на движущейся поверхности.

В реальных технологических процессах поверхность непрерывно движущихся тел существенно неизотермична. В работах /18, 40, 41, 22/ показано, что в этом случае неизотермичность оказывает намного большее влияние на теплообмен, чем в случае обтекаемых тел. Поэтому использование результатов решения задач теплообмена при граничных условиях I, П и Щ-го рода для проектирования и создания различных теплообменных устройств без учета влияния неизотермич-ности может привести к значительным ошибкам. Учесть влияние не-изотермичности можно лишь при постановке и решении задач конвективного теплообмена как сопряженных.

Настоящая работа посвящена исследованию теплообмена неизотермических непрерывных движущихся тел с окружающей средой при стационарном режиме теплообмена в сопряженной постановке задач. Она является продолжением исследований теплообмена неизотермических тел, проводимых в течение ряда лет в Институте технической теплофизики АЕ УССР. Для решения сопряженных задач применен и развит эффективный метод, основанный на использовании аналитического решения уравнений пограничного слоя для произвольно изменяющейся температуры непрерывной движущейся поверхности, позволяющий свести сопряженную задачу к решению эквивалентной задачи теплопроводности для твердого тела с обобщенным граничным условием /23/.

Установленные в работе закономерности теплоотдачи и сопряженного теплообмена, предложенные и развитые методы решения задач позволяют значительно повысить точность и надежность расчетов и могут быть использованы в исследованиях, при анализе различных теплообменных процессов, а также в инженерно-конструкторской работе для решения конкретных практических задач.

К настоящему времени полученные в работе результаты использованы: I/ в УкрНИИхиммаше /г.Харьков/ для определения локальных значений коэффициентов теплоотдачи и тепловых потоков между жидкой и твердой фазами при кристаллизации расплавов на движущейся поверхности вальцевого кристаллизатора; 2/ в ОБПО "Пластполимер" /г.Ленинград/ - для выдачи исходных данных на проектирование промышленной установки для получения высокопрочных ориентированных полимерных пленок по новой технологии; 3/ в УкрНИИпластмаше /г.Киев/ - при расчете и проектировании промышленных линий для производства рукавной пленки из полиэтилена.