- •Свободная конвекция в газах 10-20
- •Свободная конвекция в жидкостях 500-800
- •3.2 Элементы теории подобия
- •Если имеет место свободная конвекция, то
- •3.5 Теплообмен при естественной конвекции
- •Теплообмен при свободной конвекции в большом объеме
- •3.4. Вынужденная конвекция при течении жидкости в трубах и каналах
- •Теплообмен при поперечном обтекании труб
- •3.6. Теплообмен при поперечном обтекании пучков труб
- •Теплообмен при обтекании плоской поверхности
Теплообмен при обтекании плоской поверхности
При продольном течении жидкости вдоль плоской поверхности происходит образование гидродинамического пограничного слоя, в пределах которого в результате действия сил вязкостного трения скорость изменяется от значения скорости невозмущенного потока на внешней границе слоя, до нуля на самой поверхности пластины. По мере движения потока вдоль поверхности толщина пограничного слоя постепенно возрастает, тормозящее влияние стенки распространяется на все более далекие слои жидкости.
На небольшом расстоянии от кромки пластины пограничный слой весьма тонкий и движение жидкости носит ламинарный характер. Далее на некотором расстоянии lлам в пограничном слое начинают возникать вихри, и течение принимает турбулентный характер. Вихри обеспечивают интенсивное перемешивание жидкости в пограничном слое, однако в непосредственной близости от поверхности они затухают, и здесь сохраняется тонкий вязкий подслой.
Переход ламинарного движения в турбулентное происходит при критическом значении числа Re:
;
Отсюда длина участка ламинарного участка пограничного слоя
В результате преобразований пограничного слоя локальные значения коэффициента теплоотдачи будут переменными по длине пластины. Практическое значение имеют средние по длине пластины коэффициенты теплоотдачи. Теоретически и экспериментально установлены следующие уравнения:
или , то
или , то
В литературе имеется значение и уравнение подобия теплоотдачи для вычисления локальных значений коэффициента теплоотдачи.
В качестве определяющего принимается размер пластины в направлении движения потока, а в качестве определяющей температуры – температуру жидкости. Если при движении вдоль пластины температура жидкости ощутимо изменяется, в качестве определяющей следует принимать ее среднее значение на пути движения над пластиной:
; .