Научный журнал НИУ ИТМО
Серия "Процессы и аппараты пищевых производств"
Свидетельство о регистрации ЭЛ № ФС 77 – 55245 от 04.09.2013
зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций
ISSN:2310-1164

сентябрь 2017 (опубликовано: 29.09.2017)

Выпуск 3(33)

Главная > Содержание > Гидродинамика и теплообмен в условиях свободной конвекции жидкости

УДК 663.1

Гидродинамика и теплообмен в условиях свободной конвекции жидкости

Тишин В.Б., Новоселов А.Г., Федоров А.А., Чеботарь А.В.

Рассмотрено теоретическое решение задачи по установлению профиля скоростей при ламинарном движении жидкости в вертикальном цилиндрическом аппарате в условиях свободной конвекции, обусловленной различием плотности из-за изменения температур в объеме аппарата. Получены два уравнения, описывающие профиль локальной скорости по радиусу аппарата в восходящей и нисходящей зонах движения жидкости. Из условия равенства расходов жидкости в зонах предложен метод поиска радиуса , определяющего границу между зонами. Показано, что ламинарный режим течения возможен при разности температур на стенке аппарата и в его центре < 0,01 град. Полученные зависимости касаются жидкостей с физическими свойствами близкими к воде при условии изменения температуры по радиусу аппарата по линейному закону. В реальных условиях режим течения будет турбулентным. Дано решение задачи теплообмена между стенкой аппарата и жидкостью, в которой развиваются дрожжевые клетки в условиях развитой турбулентности, полуэмпирическим методом, основанным на аналогии между переносом количества движения и теплоты и трехслойной модели турбулентного потока с использованием закона четвертой степени затухания турбулентных пульсаций в пристеночном слое. Для расчета динамической скорости предложено уравнение, в котором за определяющую величину взята удельная тепловая мощность, зависящая от скорости прироста биомассы. Представлена математическая зависимость скорости переноса количества движения и теплоты от скорости протекания биологических процессов в дрожжевых клетках. Полученные теоретические решения требуют дополнительных экспериментальных исследований с целью уточнения численного значения эмпирического коэффициента и профиля температур в поперечном сечении аппарата.
Читать статью полностью 

Ключевые слова: свободная конвекция; цилиндроконический аппарат; ламинарный и турбулентный режим; профиль скорости; теплообмен; динамическая скорость; удельная мощность.

DOI 10.17586/2310-1164-2016-9-3-24-31

Адрес редакции:
191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова 9, оф. 2132

Информация 2006-2017, все права защищены
Разработка © 2013 Отдел разработки Интернет-решений НИУ ИТМО