Фактори, що впливають на інтенсивність конвекційного теплообміну.

1. Причина виникнення руху:

§ Вільна – внаслідок зміни густини нагрітих і холодних частинок.

§ Вимушена – зовнішня силова дія (насос, вентилятор).

2. Режими руху рідини:

· Ламінарний (а на мал)

· Перехідний (б на мал)

· Турбулентний (в на мал)

Ламінарний – окремі шари рідини перемішуються паралельно один одному.

Турбулентний – частинки і окремі шари рідини хаотично рухаються по всім напрямкам, завдяки чому відбувається їх інтенсивне змішування.

При ламінарному русі рідини перенос теплоти від рідини до стінки і навпаки відбувається теплопровідністю.

При турбулентному – як теплопровідністю (у тонкому шарі рідини поблизу стінки) так і конвекцією (основна частина потоку).

Режим руху рідини характеризують безрозмірним числом, яке називають числом (критерієм) Рейнольдса. Re

Якщо Re < 2320 – рух рідини носить ламінарний характер.

Якщо Re > 10⁴ – турбулентний характер.

Перехід ламінарного руху рідини в турбулентний відбувається в діапазоні зміни числа Рейнольдса 2320 < Re < 10⁴. Цей режим називають перехідним.

3. Фізичні властивості рідини

· густина r () ;

· в’язкість (кінематична) n ()

· теплопровідність l ()

· теплоємність С_р ()

· коефіцієнт об’ємного розширення b (^оС^-1) (для ідеальних газів)

· коефіцієнт температуропровідності а= ()

4. Форма і розміри поверхні:

· горизонтальні

· труби (прямі або зігнуті)

Характеристика – умовний розмір L(м) для труб

5. Напрямок теплового потоку

Інтенсивніше теплота передається від стінки до рідини

Висновок: Конвективний теплообмін залежить від 5-ти основних факторів:

1. Причина виникнення руху.

2. Режим руху.

3. Фізичні властивості рідини.

4. Форма і розміри поверхні.

5. Напрямок теплового потоку.

3. ЗАКОН Н’ЮТОНА. КОЕФІЦІЄНТ ТЕПЛОВІДДАЧІ (ТЕПЛОСПРИЙНЯТТЯ).

Закон конвективного теплообміну Ньютона встановлює зв’язок між густиною теплового потоку і різницею температур поверхні і рідини.

, де

q – густина теплового потоку ;t_f – температура рідини ^оС;

t_w стінки, ^оС; a_к – коефіцієнт теплообміну конвекцією

Коефіцієнт тепловіддачі показує який тепловий потік передається при конвективно му теплообміні через 1 м² поверхні за секунду при різниці температур поверхні і рідини в 1^оС. ;

Коефіцієнт тепловіддачі залежить від геометрії поверхні, її розташування в просторі, природи та характеру руху рідини біля поверхні, температури поверхні і може лежати в широких межах. Тому в кожному конкретному випадку a_к визначають експериментально, або обчислюють теоретично.

Для обчислення a_к використовують критеріальні рівняння, які отримують в результаті застосування теорії подібності.

Розглянемо рух рідини біля поверхні стіни зі швидкісю ω. Критерій Рейнольдса визначить загальний характер руху рідини.

При будь якому русі рідини, частинки рідини, що безпосередньо прилягають до твердої поверхні, начебто прилипають до неї. В результаті поблизу поверхні утворюється тонкий загальмований шар рідини в якому швидкість змінюється від 0 до w. Його називають гідродинамічним граничним шаром. Товщина його на мал. позначено δ. Крім того розрізняють, ще один так званий ламінарний підшарок товщиною δ_л.п. В межах цього шару рідина рухається ламінарно і тепло в напрямку поверхні, чи навпаки передається лише шляхом теплопровідності.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: