5. Конвективный теплообмен, общие понятия и определения.

Конвект.теплообмен или теплоотдачей наз. процесс переноса теплоты при движении жидк. или газа. При этом перенос теплоты осущ. одновременным действием теплопроводности и конвекции. Конвекция тепла всегда сопровождается теплопроводностью, т.к. при движении жидкости или газа неизбежно соприкосновение отдельных частиц, имеющих различные температуры. Конвективный теплообмен между потоком жидкости или газа и поверхностью тв.тела наз. конвективной теплоотдачей. Явл.теплопроводности в жидк. и газах, т.ж. как и тверрдых телах, вполне опр. коэфф.теплопроводности и темп.градиентом. Иначе обстоит дело с конвекцией. Здесь процесс переноса теплоты неразрывно связан с переносом самой среды. По природе возникновения различают два вида движения – свободное и вынужденное. Свободное – движ., происход. вследствие разн.плотностей нагретых и холодных част. в гравитационном поле. Возникн. и интенсивн. своб.движ. опред. тепловыми усл. процесса и зависят от рода жидкости, разн.темп., напряжен., гравит.поля и объема пространства, в кот.протекает процесс. Своб.движ. наз. т.ж. естественной конвекцией. Вынужденным наз. движ., возник. под действием посторонних возбудителей.

Понятие конвективного теплообмена охватывает процесс теплообмена при движ.жидк. или газа. Конвекция – перенос теплоты при перемещении макрочастиц жидк. или газа в пространстве из областей с одной темп. в обл. с другой. Если в 1 времени через 1 контрольной поверхности нормально к ней проходит масса жидк. , где - скорость, - плотность жидк., то вместе с ней переносится энтальпия . , - единичная энтальпия. Конвекция теплоты всегда сопровожд. теплопроводностью, т.к. при движ. жидк. или газа неизбежно происходит соприкосновение отдельных частиц, имеющих различные температ.. Ур-е конвективного теплообмена: . Здесь явл. локальным (местным) знач. плотности теплового потока за счет конвективного теплообмена. Первая составляющая правой части ур-я описывает перенос теплоты теплопроводностью, вторая – конвекцией.

При расчете теплоотдачи использ. з-н Ньютона-Рихмана: : тепловой поток dQ (Вт), от жидк. к стенке или от стенки к жидкости пропорционален поверхности теплообмена и разности температур поверхности стенки и окр.среды (температурному напору). Коэфф.пропорциональности наз. коэфф.теплоотдачи. Он учитывает конкретные усл. процесса теплоотдачи, влияющие на его интенсивности. Коэфф. теплоотдачи – к-во теплоты, отдаваемое (или воспринимаемое) 1 поверхности в 1 времени при разности температур между поверхн. тела и окр.средой, равной одному градусу. Зависит от большого к-ва ф-ов: от вида теплоноситет. и его темп.; от темп.напора, вида конвекции и режима течения; от сост.поверхн. и напр.обтекания; от геометрии тела. Явл. функцией формы и размеров тела, режима движения, скорости и темп. жидк., физич.парам.жидк. и др. величин. . Чтобы привести жидк. или газ в движ., к ней надо приложить силу. Силы. действ. на какой-либо элемент жидк., можно разд. на массовые (или объемные) и поверхностные. Массовыми наз. силы, прилож. ко всем част. жидк. и обусловленные внешними силовыми полями. Поверхностные силы, возн. вследствие действия окр.жидк. или тв.тел, они приложены к поверхности контрольного объема жидк.. Такими силами явл. силы внешнего давления и силы трения.