рый уносится потоком таким же образом, как и теплота. За подробностями этого процесса отсылаем к фундаментальной работе Шмидта.

Впервые наблюдением диффузии для исследования процесса теплопередачи воспользовался Тома, пытавшийся таким путем найти наивыгоднейшее расположение труб для водотрубного парового котла. Для этой цели Тома сделал модель системы труб из промокательной бума->! ги, пропитанной фосфорной кислотой, и пропускал через эту модель поток воздуха, смешанного с аммиаком. Фосфорная кислота усиленно абсорбировала аммиак. После окончания опыта, в течение которого расходовалось определенное количество аммиака, определялось путем титрования количество образовавшегося в промокательной бумаге фосфорнокислого аммония и таким путем находился коэффициент теплопередачи. Тома пропитывал промокательную бумагу также соляной кислотой, нары которой, соединяясь с аммиаком, давали густой белый дым. Это позволило получить очень наглядные снимки процесса диффузии. На этих снимках зоны диффузии и перемешивания очень четко выделялись среди прозрачных зон, в которых перемешивания не происходило и которые, следовательно, не играли роли при теплопередаче. На рис. 308 изображен такой снимок, заимствованный из работы Лориша. В этой работе описываются также очень точные измерения с применением фосфорной кислоты. Полученные результаты хорошо совпадают с непосредственными измерениями теплопередачи.

Шмидт в упомянутой выше работе указал, что хорошее моделирование процесса теплопередачи можно производить также при помощи измерений испарения. Подробности о таком способе можно найти в работе Кеттенакера*.

Строгий критический разбор рассмотренных методов имеется в статье Нуссельта®, а также в упомянутой работе Шмидта.

Розин и Кайзер® использовали аналогию между диффузией и теплопередачей для моделирования постепенного сгорания угля в движущемся воздухе

Рис. 308. Придание видимости зонам перемешивания

1 Schmidt е., Gesundh.-Ingenieur, т. 52 (1929), стр. 525. ThomaH., Hochleistungskessel, Berlin 1921, стр. 38. "LohrischW., VDI-Firschungsheft №322 (1929), стр. 46.

KettenackerL., Techn. Mechanik und Thermodynamik, т. 1 (1930), стр. 439. Nusselt W., ZAMM, т. 10 (1930), стр. 105.

6rosinp. und KayserH.-G., VDI-Zeitschr., т. 75 (1931), стр. 849.

Taк получается прежде всего в тех случаях, когда весь поток в целом представляет собой как бы один пограничный слой, см. HermannR., Phys. Zeitschr, т. 34 (1933), стр. 211.

путем растворения в движущейся воде соли, спрессованной в куски такой же формы, как и уголь.

§ 18. Естественные конвективные потоки, а) Если единственной причиной движения жидкой среды являются разности плотности, вызванные тепловым расширением среды, то потоки, возникающие таким путем, называются, в отличие от вынужденных потоков, естественными конвективными потоками. Если естественные потоки возникают в пространстве, не ограниченном стенками, то они называются также свободными конвективными потоками. В свободных потоках поле давлений получается обычно почти в точности таким же, каким оно было бы в невозмущенной среде под действием силы тяжес-ти. Поэтому для исследования таких потоков можно воспользоваться искусственным приемом, изложенным в § 12, п. а), т.е. вычесть из действительного давления весовое давление. Тогда полученная разность, т. е. кинетическое давление, на основании только что сказанного, практически будет равна нулю, и в качестве единственной причины движения останется только сила, равная разности между весом и статической подъемной силой, т.е. g{p - pi) на единицу объема, где pi есть невозмущенная плотность, которую обычно можно рассматривать как постоянную. Этой силе соответствует ускорение, равное

. g{.P - Pi) ? р

и направленное вертикально вниз. При условии линеаризации задачи это ускорение можно заменить ускорением

3 = (118)

В случае газа с абсолютной температурой Ti в невозмущенной области и абсолютной температурой Ti+e - где-нибудь в возмущенной области, плотность в рассматриваемом месте возмущенной области равна

Согласно равенству (2) на стр. 143, эта сила пропорциональна P] JfL -рак как

расход жидкости равен Q = KrW2, то из равенства (4) гл. III следует, что

Pl - Р2 8рй; 32рй; I " 72" "

или приближенно (после отбрасывания вторых и более высоких степеней 1?)

Подставляя это значение р в равенство (118), мы получим, что результирующее ускорение поля тяжести равно

если положительным считается ускорение, направленное вниз, и

если положительным считается ускорение, направленное вверх.

В случае жидкости, для которой коэффициент теплового расширения равен /3, результирующее ускорение равно

i = gm (119)

и направлено, согласно предыдущему, вверх, если г? положительно.

Рассмотрим прежде всего следующий простой пример. Пусть в вертикальной трубке диаметром d, наполненной жидкостью и открытой сверху и снизу, температура на i? больше, чем снаружи. Тогда, согласно формуле (119), сила, действующая на единицу объема жидкости, будет равна gpfid. В случае ламинарного течения эта сила уравновешивается силой трения, пропорциональной где w есть средняя скорость

течения. Следовательно, мы можем написать:

о а Р

gp/3tf = число • -,

откуда, имея в виду, что р = pv, получим среднюю скорость:

gPe(f W ~ ---