РІВНЯННЯ ТЕПЛООБМІНУ ПРИ ТЕЧІЇ НЕНЬЮТОНІВСЬКИХ РІДИН У КАНАЛАХ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ОБЛАДНАННЯ

Abstract

Розглянуто процеси теплообміну у каналах технологічного обладнання з навколишнім середовищем у випадках, які є найбільш розповсюдженими в машинах та апаратах хімічної та харчової промисловості. У першому випадку зовнішнє середовище вважається нескінченним тепловим резервуаром із заданою температурою. У другому випадку роль зовнішнього середовища виконує канал, у якому рухається теплоносій, при цьому температура теплоносія не вважатися заданою і змінюється уздовж довжини каналу. У рівняння теплообміну входять конвективні доданки та доданки з теплопровідністю при цьому теплообмін у каналі з неньютонівською рідиною відбувається при великих значеннях числа Пекле. Рух теплоносія в каналі вважається інерційним і теж відповідає великим значенням числа Пекле. У гідродинамічному аспекті неньютонівські рідини та теплоносій рухаються в різних режимах, а в тепловому аспекті – в одному. Сформульовано рівняння теплообміну при течії неньютонівських (в’язкопластичної та узагальнено-зрушеної) рідин. Наведені рівняння теплообміну, являють собою систему диферинціальних рівнянь першого порядку в кінцевих різницях для температури рідини в каналі. І в цьому полягає їх головна відмінність від розрахунків для випадків фіксованих температу на стінках прямого каналу та занурення прямого каналу в тепловий резервуар з фіксованою температурою. Показано, що температура рідини залежить від поздовжньої координати вздовж каналу. В цьому випадку залежність температури від геометричних характеристик каналу визначається площею поперечного перетину каналу та його периметром, а також відношенням геометрічних розмірів (ширини, висоти та довжини) каналу. Отримані вирази, при проведенні інженерних розрахунків дозволяють визначати відповідні коефіцієнти тепловіддачі і теплопередачі при течії неньютоновскіх рідин в каналах і з зовнішнім середовищем.