Вопросы для самоконтроля к разделу 4

1. Что называется конвективным теплообменом?

2. Какие различают виды конвекции?

3. Гидродинамический и тепловой пограничные слои и их фи­зический смысл.

4. Какие встречаются виды движения жидкости и их различие?

5. Критерий Рейнольдса и его обозначение.

6. Какова размерность критерия Рейнольдса?

7. Критическое значение критерия Рейнольдса.

8. Каков механизм передачи теплоты при ламинарном и турбу­лентном движении

жидкости?

9. Дать определение динамической и кинематической вязкости.

10. Какие факторы влияют на конвективный теплообмен?

11. Определение коэффициента теплоотдачи.

12. Функцией каких величин является коэффициент тепло­отдачи?

13. Что называется условиями однозначности?

14. Почему для определения коэффициента теплоотдачи приме­няют теорию

подобия?

15. Какие условия лежат в основе теории подобия?

16. От каких величин зависит коэффициент теплоотдачи?

17. Какие критерии подобия получают из дифференциальных уравнений

конвективного теплообмена?

18. Какое уравнение называется критериальным?

19. Какими критериями подобия характеризуется конвективный теплообмен

для газов и капельных жидкостей?

5. Конвективный теплообмен в вынужденном и свободном потоке жидкости

5.1. Средняя температура. Определяющая температура.

Эквивалентный диаметр

Во все формулы для определения величины теплового потока входит значение температуры жидкости, которая в большинстве случаев распределяется неравномерно как по сечению канала, так и по его длине. В связи с этим в технических расчетах под темпера­турой жидкости понимают среднюю температуру потока.

Если температура потока жидкости изменяется по се­чению и по длине канала, тогда усредненная температура потока по длине канала может быть определена по формуле

, (5.1)

где – средняя темпе­ратура стенки;

, – средняя температура жидкости на входе в ка­нал и на выходе.

В формуле (5.1) знак «плюс» берется при охлаждении жидкости, а знак «минус» – при её нагревании. Для простейших случаев, когда температура потока изменяется в небольших пределах, сред­нюю температуру можно определить как среднеарифметическую из крайних значений:

. (5.2)

Во всех нижеприведенных критериальных уравнениях для опре­деления коэффициента теплоотдачи всегда применяют среднюю скорость жидкости:

. (5.3)

Физические параметры капельных жидкостей и газов изменяют­ся с изменением температуры. Поэтому при обработке опытных дан­ных за определяющую температуру, при которой берутся значения физических величин, принимают среднюю температуру потока или стенки или среднюю температуру пограничного сдоя:

. (5.4)

При решении задач на определение коэффициента теплоотдачи всегда следует обращать внимание на то, какая температура для данного критериального уравнения принималась за определяющую.

В некоторые критерии подобия входит линейный размер, причем берут тот размер, которым определяется развитие процесса. Для труб круглого сечения таким определяющим линейным размером является внутренний диаметр трубы. Для каналов некруглого се­чения вместо диаметра берется, так называемый, эквивалентный ди­аметр

, (5.5)

где F – площадь поперечного сечения канала;

S – смоченный периметр сечения, независимо от того, какая часть этого

периметра участвует в теплообмене.

При поперечном обтекании трубы и пучка труб в качестве оп­ределяющего размера берется наружный диаметр трубы; при обте­кании плиты – ее длина по направлению движения потока. Вооб­ще при использовании критериальных уравнений всегда нужно об­ращать внимание на то, какой размер автор формулы ввел в крите­рии подобия в виде определяющего.