43. Конвективный теплообмен. Виды движения теплоносителя. Факторы, влияющие на процесс конвективного теплообмена. Тепловой и даинамический пограничный слой.

Конвективный теплообмен между движущейся средой и поверхностью ее раздела с другой средой называют теплоотдачей. Именно процесс теплоотдачи и яв­ляется предметом изучения в данной главе.

Интенсивность процесса теплоотдачи принято харак­теризовать коэффициентом теплоотдачи, который равен  = q/(t_ж—t_с), (23.1), где q — плотность теплового потока на стенке; t_ж — температура жидкости (например, температура среды вдали от стенки, где ис­чезает тепловое возмущение, обусловленное поверхностью тепло­обмена); t_c—температура стенки.

Коэффициент теплоотдачи численно равен плотности теплового потока при температурном напоре 1 К, его единица измерения Вт/(м²К).

Движение теплоносителя:

1. Ламинарное – частицы движ-ся параллельно др.другу в направлении движения жидкости/газа, теплоносит.движ-ся спокойно, без пульсации.

2. Турбулентное – режим движения, при котором происходит непрерывное перемешивание всех слоёв, поток хар-ся наличием завихрений и пульсацией. Чем больше завихрений и пульсаций, тем больше его коэф.теплоотдачи и теплопередачи

3. Переходное – сочетает в себе признаки 1 и 2.

Режим движения телоносителя можно определить по критерия Рейнольдса:

, где средняя скорость движения жидкости/газа

d – определяемый размер

кинематич.вязкость

Труба: d=d

Квадр.: d=d_экв.= , где S – полный периметр.

Вертик.труба/пластина: d=h

Гориз.труба/пластина d=l

, то движение теплоносит. Ламинарное

-переходный

-турбулентный

При движении теплоносителя возникает 2 пограничных слоя:

-тепловой;

-динамический.

Тепловым пограничн.слоем наз.тонкий пристенный слой жидк-ти/газа, в к-ом t-ра изменяется от t-ры стенки до t-ры невозмущенного потока .

Динамическим пограничным слоем называется тонкий пристенный слой жидк., в к-ом скорость изменяется от 0 до скорости ядра потока за счет сил трения.

Ламинарное может быть:

-ламинарно-вязкостным – теплота передаётся в основном теплопроводн., естесств.конвекция почти отсутствиет.

-вязкостно-гравитацион. – тепло передаётся как теплопроводностью, так и конвекцией.

Критерий Прадля:

, где -кинетич.вязкость, а – коэф.теплопроводности.

Он связывает св-ва теплоносителя двигаться и проводить теплоту.

Если тепловой и динамич.слой равны по толщине , то Pr>1, если , то Pr<1, , то Pr=1

44. Подобие физических процессов. Критерии подобия. Критериальные уравнения. Теоремы подобия.

Критерий подобия – безразмерный комплекс, составл.из существенных для рассматриваемого процесса величин, к-ые у подобных процессов в сходственных точках имеют одинаковые значения.

1 теор.подобия: в подобных физ.процессах одоимённые числа подобия имеют одинак.значения (l/d=50)

2 теор.подобия: Решение дифференц-ых ур-ий, описывающие их физ.процесс, могут быть представлены в виде зависимостей м/у критериями подобия и называться критериальными уравнениями подобия. При этом, крит.подобия, входящие в условия однозначности наз-ся определяющими. Критерии, содержащие искомую величину наз-ся определяемыми.

3 крит.подобия: Рассматривает совокупность достаточных условий, подобие которых влечет за собой подобие физ.процессов. чтобы физ.процессы были подобны необходимо и достаточно соблюдать равенство одноимённых чисел подобия.

Основные критерии подобия.

(рейнольдса)-определяет гидродинамич.режим движения теплоносителя и хар-ет соотнош.сил инерции и вязкости.

(Прандтля)-хар-ет физ.св-ва телоносителя и способность теплоты распространяется в теплоносителе.

(нуссельта)-определяет интенсивность теплообмена м/у теплоносителем и стенкой.

(Грасгофа)-опр-ет гидродинамич.режим свободного движения и характеризует подъемную силу; исп-ся в ур-ях только для свободного движения.

(Релея)-опр-ет ламинарно-вязкостный/вязкостно-гравитацион.режим при ламинарном движении теплоносителя.