Стр. 49 - КРАТКИЙ КУРС ТЕПЛОМАССООБМЕНА

КРАТКИЙ КУРС ТЕПЛОМАССООБМЕНА

49

ГЛАВА 7.

ТЕОРИЯ ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ

В тепломассообмене принято рассматривать всю область течения жидко-

сти как совокупность

пограничного слоя

и

внешнего потока

(ядра потока). Си-

лы внутреннего трения (молекулярной вязкости) существуют у всех реальных

жидкостей и газов. В результате их влияния все строгие выводы, сделанные для

идеальной жидкости, для реальной являются приближенными, нуждающимися

в некоторых поправках и уточнениях. Силы вязкости стремятся затормозить

быстро движущиеся частицы жидкости и ускорить более медленные частицы.

Эти силы велики там, где жидкость течет слоями с большой разностью скоро-

стей. Вязкость в жидкостях и газах является следствием их молекулярного

строения. Вязкость служит причиной образования вихрей, весьма существенно

влияющих на течение жидкости. С другой стороны, образовавшиеся вихри из-

за вязкости постепенно рассасываются. При обтекании тела жидкостью на са-

мой поверхности тела жидкость неподвижна, она как бы «прилипает», а на не-

котором малом расстоянии от него уже набирает скорость, сравнимую с мест-

ной скоростью натекания. Этот тонкий слой, в котором происходит нарастание

скорости от нуля до скорости в ядре потока, называется

пограничным слоем

.

Молекулы жидкостей и газов по кинетической теории обладают вполне опре-

деленными средними скоростями беспорядочного движения, зависящими от

температуры.

Описание движения жидкости в пограничном слое является более про-

стой задачей по сравнению с точным решением уравнений конвективного теп-

лообмена вязкой теплопроводной жидкости. Теория пограничного слоя пред-

ставляет собой синтез математической гидродинамики и теорию реальной жид-

кости. Важным достоинством теории пограничного слоя является использова-

нии математического аппарата основанного на физической модели, в которой с

большой полнотой отражены реальные свойства исследуемого процесса.

Пограничный слой

– область течения вязкой теплопроводной жидкости,

характеризующаяся малой (по сравнению с продольными размерами области)

толщиной и большим поперечным градиентом величины, изменением кото-

рой обусловлен процесс переноса количества движения, теплоты, вещества

(рис. 7.1).