1. Загальні відомості про тепловіддачу.

Тепловий потік при теплообміні між рухомим теплоносієм і стінкою, яка розділяє теплоносії, визначається по закону Ньютона-Ріхмана:

𝑄= = (1)

де відповідно коефіцієнти тепловіддачі від першого теплоносія до стінки і від стінки до другого теплоносія Вт/(м² · К); - ;

, де , - температури теплоносіїв;

- температури зовнішньої і внутрішньої поверхонь стінки.

Величина коефіцієнта тепловіддачі характеризує швидкість перенесення тепла всередині рухомого теплоносія і визначається фізичними властивостями теплоносія (теплопровідністю, теплоємністю, в’язкістю, щільністю, теплотою фазового перетворення) і механізмом теплопереносу (конвекцією, фазовим перетворенням, випромінюванням). Велика різноманітність видів теплообміну, а значить і факторів,, які впливають на величину коефіцієнта тепловіддачі, роблять неможливим отримання єдиного виразу для розрахунку коефіцієнта тепловіддачі. Тому в теперішній час загально прийнято визначати коефіцієнт тепловіддачі методами теорії подібності за допомогою критеріальних рівнянь. Такі рівняння існують для найбільш поширених випадків теплообміну.

2. Критерії теплової подібності.

Виведення критеріїв теплової подібності аналогічний виведенню критеріїв гідродинамічної подібності і основанний на відомих теоремах подібності. Інтенсивність перенесення тепла із ядра рідкого теплоносія до стінки можна описати рівнянням тепловіддачі - ), але цеж тепло передається через граничну стінці плівку рідини, в якій тепло передається теплопровідністю

( - , тобто α ( - ( - ,

Приводячи це співвідношення до безрозмірного вигляду, отримаєм для подібних явищ λ = соnst. Безрозмірний інваріант α 𝑙/ λ=Nu називають критерієм Нуссельта, який характеризує швидкість переносу до поверхні твердої стінки.

Із рівняння конвективної теплопровідності отримують критерій Фурьє

α τ/ 𝑙²=Fо, характеризуючий нестаціонарність теплового процесу, і

𝑙/ α = Ре - Пекле - конвективне теплоперенесення.

На практиці критерій Пекле як правило заміняють критерієм Прандтля, поєднуючи його з критерієм вимушеного руху - критерієм Рейнольдса.

Ре/Re = α = - Прандтль. Цей критерій зручний для опису змін фізичних властивостей теплоносіїв. У випадку вільного руху визначаючим стає критерій Грасгофа: Gr = β . Всі фізичні величини, які входять в теплові критерії, визначаються в залежності від температурних умов теплообміну.