Раздел четырнадцатый конвективный теплообмен

Количество тепла Q, переданное в течение часа за счет переноса тепла конвекцией, определяется по формуле

где qккал/м²час - удельный поток тепла (тепловая нагрузка);Fм²- поверхность, через которую передается тепло;t_пот- средняя температура потока жидкости, омывающего поверхность;

t_ст— средняя температура поверхности; ккал/м²час град — коэффициент теплоотдачи.

Коэффициент теплоотдачи является сложной функцией большого числа переменных и в весьма большой степени зависит от характера омывания потоком жидкости (газа) тепловоспринимающей (или теплоотдающей) поверхности тела.

Различают следующие основные случаи движения теплоносителя: вынужденное движение и свободное движение (естественная конвекция).

Теплообмен в вынужденном потоке, в свою очередь, делится на две так называемые задачи: внутренняя задача (жидкость движется внутри канала той или иной формы) и внешняя задача (жидкость извне омывает поверхность твердого тела).

В том случае, когда в процессе теплообмена теплоноситель не меняет своего агрегатного состояния (кипение, конденсация), уравнение конвективного теплообмена в критериальной форме записывается в следующем общем виде:

Pr=- критерий Прандтля;

Gr=β∆t—критерий Грасгофа;

— симплекс, характеризующий некоторые геометрические особенности системы;

αккал/м²час град -коэффициент теплоотдачи (обычно искомая величина);

lиl₀- линейные определяющие размеры (например, диаметр трубы и ее длина и т. п.);

λккал/м час град — коэффициент теплопроводности теплоносителя;

wм/сек средняя скорость теплоносителя;

vм²/сек — кинематический коэффициент вязкости;

μкг сек/м²—— динамический коэффициент вязкости;

р кг сек²/м⁴— плотность теплоносителя;

а = м²/сек -— коэффициент температуропроводности теплоносителя;

β1/град - коэффициент объемного расширения теплоносителя;

∆t⁰С — температурный напор;

кг/м³- удельный вес теплоносителя;

с_рккал/кг град - истинная изобарная теплоемкость теплоносителя;

gм/сек²— ускорение силы тяжести.

Такие физические величины, как р, ,μ,v,λи т. д., зависят от температуры. Поэтому во всех критериальных уравнениях отмечается, при какой так называемой о п р е д е л я ю щ е й

т е м п е р а т у р е следует брать (обычно из таблиц) значения указанных физических констант. За определяющую температуру обычно принимается: температура потока t_пот(индекс «пот»), температура поверхностиt(индекс «ст») или иногда средняя температура пограничного слояt_m=(индекс «m»).