24.3. ТЕПЛООТДАЧА ПРИ ОБТЕКАНИИ СФЕРИЧЕСКИХ ЧАСТИЦ

При мгновенном изменении условий на поверхности твердого тела, т. е. при скачкообразном изменении температуры или концентрации

    (24.3.1)

начинает формироваться тепловой (концентрационный) пограничный слой, аккумулирующий в себе все выделяемое (поглощаемое) тепло или всю выделяемую (поглощаемую) массу. В этот период в основной поток окружающей тело среды тепло или вещество с поверхности тела не поступает. Если процесс неустановившийся и в гидродинамическом отношении, то одновременно происходит и формирование динамического пограничного слоя.

Первая работа по исследованию нестационарного массообмена сферических частиц была выполнена Б. Д. Кацнельсоном и Ф. А. Тимофеевой. Так как массообмен в слабоконцентрированных растворах в безразмерных параметрах аналогичен теплообмену, то результаты этих опытов можно записать в терминах теории теплообмена. Для коэффициента теплоотдачи, определенного по потоку с поверхности частицы и мгновенной разности температур этой поверхности и невозмущенной окружающей среды, опыты в области можно описать формулой

    (24.3.2)

где — коэффициент теплоотдачи в стационарных условиях, определяемый формулой (10.13.3).

Отсюда видно, что частица диаметром 1 мм, пролетая в газе, достигает квазистационарного состояния за время порядка 0,1 с.