Теплообмен при изменении агрегатного состояния жидкости

Указанные зависимости справедливы в случае, если температура водной среды не достигает температуры кипения, то есть не превышает 100°С. Известно, что на поверхностях деталей и инструмента в процессе механообработки возникают значительно более высокие температуры, достигающие в зоне резания 800°С - 1000°С. В этом случае необходимо учитывать особенности теплообмена при изменении агрегатного состояния жидкости – кипении.

При естественной конвекции наибольший эффект от применения охлаждающей жидкости обеспечивается в пузырьковом режиме кипения, когда наблюдается максимально возможные образование и отрыв пузырьков пара от нагретой поверхности и коэффициент теплоотдачи увеличивается. Для воды и водных растворов этот диапазон соответствует °С.

При более высокой температуре пузырьковый режим кипения переходит в пленочный. Пленка пара увеличивает термическое сопротивление, коэффициент теплоотдачи снижается, а при температуре свыше 235°С остается практически постоянным.

Коэффициент теплоотдачи в кипящую жидкость a_к определяется следующим образом:

, при °С;

, при °С; (7.10)

, при °С.

 

Движение жидкости по отношению к нагретой заготовке вносит изменения в процесс кипения. Движущаяся жидкость срывает паровые пузырьки с поверхности тела и ослабляет процесс пузырькового кипения, а также разрушает паровую пленку. Приведенный коэффициент теплоотдачи a_пр, учитывающий совместное влияние кипения и конвективного теплообмена определяется следующим образом:

, при ;

, при ; (7.11)

, при ,

 

где a_к и a - соответственно независимо рассчитанные коэффициенты теплоотдачи при кипении и при конвективном теплообмене.

На рис.7.2 приведены графики зависимости приведенного коэффициента теплоотдачи a_пр от температуры поверхности Q и скорости потока жидкости w.

График зависимости приведенного коэффициента теплоотдачи a_пр от температуры поверхности Q в этой зоне (рис.7.2а) свидетельствует о том, что в области температуры 120°С имеет место значительное повышение коэффициенту теплоотдачи, его максимальное значение равняется a_{пр max} = 4, 65× 10⁴ Вт/м² °С.

При струйно-напорной подаче коэффициент теплоотдачи практически не зависит от температуры и на него не влияет изменение агрегатного состояния охлаждающего среды – кипения.

Лекция 8. Влияние смазочно-охлаждающих технологических сред

На тепловые явления в технологических системах

1. Подача СОЖ в зону резания свободно падающей струей жидкости

2. Струйно-напорная в подаче СОЖ в зону резания

3. Подача СОЖ в зону резания в распыленном состоянии

 

Подача СОЖ в зону резания свободно падающей струей жидкости

При обработке лезвийным инструментом наиболее распространены следующие способы подачи СОЖ: свободным полив падающей струей жидкости и струйно-напорная подача СОЖ. Для охлаждения инструмента преимущественно используются СОЖ на основе водных растворов, имеющих теплофизические свойства, близкие к свойствам воды.

Подача СОЖ в зону резания свободным поливом падающей струей жидкости является самым простым и наиболее распространенным способом, при котором струя направляется как на стружку, так и на инструмент.

При подаче водных растворов свободным поливом, схема которого представлена на рис.8.1, для определения коэффициента теплоотдачи используется критериальное уравнение (7.10) с соответствующими значениями коэффициентов:

 

(8.1)

 

где Nu_О – критерий Нуссельта; Re_О - критерий Рейнольдса; Pr_O – критерий Прандтля

Из этого уравнения определяется коэффициент теплоотдачи:

 

. (8.2)

 

В этом случае характерный размер l определяется как эквивалентный диаметр:

 

, (8.3)

 

где F– площадь поперечного сечения тела, P - полный смоченный периметр этого сечения, В, Н – размеры инструмента.

В связи с тем, что при резании на поверхностях лезвия инструмента в процессе механообработки возникают значительно более высокие температуры, чем 100°С, необходимо учитывать особенности теплообмена при изменении агрегатного состояния жидкости – кипении. В диапазоне температур до 120°С наблюдается пузырьковый режим кипения с максимально возможным образованием и отрывом пузырьков пара от нагретой поверхности, с коэффициентом теплоотдачиa_{к пуз}, равным:

. (8.4)

При более высокой температуре пузырьковый режим кипения переходит в пленочный, при котором пленка пара увеличивает термическое сопротивление, коэффициент теплоотдачи a_{к пл} снижается:

. (8.5)

При температуре свыше 235°С коэффициент теплоотдачи практически не изменяется: a_к »3× 10³.

Движение жидкости по отношению к нагретому инструменту вносит изменения в процесс кипения. Движущаяся жидкость срывает паровые пузырьки с поверхности тела и ослабляет процесс пузырькового кипения, а также разрушает паровую пленку. Приведенный коэффициент теплоотдачи a_пр, учитывающий совместное влияние кипения и конвективного теплообмена при определяется следующим образом:

, (8.6)

где a_к и a - независимо рассчитанные коэффициенты теплоотдачи при кипении и при конвективном теплообмене (при ).

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. A. Оказание помощи при различных травмах и повреждениях.
2. A. особая форма восприятия и познания другого человека, основанная на формировании по отношению к нему устойчивого позитивного чувства
3. B. Принципы единогласия и компенсации
4. Cочетания кнопок при наборе текста
5. D-технология построения чертежа. Типовые объемные тела: призма, цилиндр, конус, сфера, тор, клин. Построение тел выдавливанием и вращением. Разрезы, сечения.
6. EP 3302 Экономика предприятия
7. Exercise 5: Образуйте сравнительные степени прилагательных.
8. Flex тормозной шланг и проверьте трещины, выпуклостей и утечка жидкости
9. H. Приглаживание волос, одергивание одежды и другие подобные жесты
10. I. «Движение при закрытой автоблокировке (по путевой записке).
11. I. Если глагол в главном предложении имеет форму настоящего или будущего времени, то в придаточном предложении может употребляться любое время, которое требуется по смыслу.
12. I. Запоры — основная причина стресса