Естественная конвекция для вертикальных поверхностей

Средний коэффициент теплоотдачи при смешанном течении жидкости (ламинарный и турбулентный участки) на вертикальной стенке или вертикальной трубе

при tc = const

Рис. Свободная конвекция от вертикальной пластинки (ламинарный поток). Показаны изотермы полученные с помощью интерферометр Маха-Цендера

Рис. Порождение турбулентности решеткой. Дымовые проволочки демонстрируют прохождение однородного ламинарного потока через пластинку толщиной 1/16 дюйма с квадратными перфорациями размером 3/4 дюйма. Число Рейнольдса, рассчитанное по однодюймовому размеру ячейки решетки, равно 1500. Неустойчивость сдвиговых слоев приводит к развитию турбулентности вниз по потоку.

Естественная конвекция для горизонтальных поверхностей

Средний коэффициент теплоотдачи на горизонтальной плоской стенке с теплоотдающей поверхностью, обращенной вверх, при t_с =const:

при	;
при	.

Характерным размером l является величина , гдеF - площадь пластины, Π - ее периметр.

Здесь и в приведенных ниже случаях определяющая температура

Естественная конвекция для горизонтально расположенного цилиндра

Средний коэффициент теплоотдачи на горизонтально расположенном цилиндре:

при	;
при	;
при	;
при	.

Характерным размером является наружный диаметр цилиндра.

Влияние кривизны пограничного слоя у поверхности цилиндра учитывается в следующей формуле:

,

где

.

Рис. Изотермы у горизонтального цилиндра при свободной конвекции. Интерферограмма демонстрирует тепловые пограничные слои, сливающиеся сверху и создающие стационарный ламинарный факел

Естественная конвекция на тонких нагретых проволоках

Средний коэффициент теплоотдачи на тонких нагретых проволоках (пленочный режим имеющий место при очень малых значениях ):

при

.

Рис. Плоский конвективный факел поднимающийся от нагретой проволоки

Естественная конвекция в узких щелях, плоских и кольцевых каналах

Плотность теплового потока рассчитывается по формуле:

.

Эквивалентный коэффициент теплопроводности :

Рис. Изотермы в конвективном движении между соосными цилиндрами

Естественная конвекция в узких щелях, плоских и кольцевых каналах

Для воздушной прослойки, образованной двумя концентрическими сферами, уравнение для определения числа Нуссельта имеет вид

,

где d=δ - характерный размер. Определяющая температура равна .

Сложный теплообмен

На практике перенос лучистой энергии между газом и поверхностью твердого тела сопровождается как теплопроводностью, так и конвекцией. В этом случае оценочные расчеты можно проводить на основе принципа аддитивности: отдельно и независимо вычислять тепловые потоки вследствие излучения и теплопроводности или конвективного теплообмена и результаты суммировать. Это означает, что в кондуктивно-радиационных задачах

,

в конвекционно-радиационных задача

,

где ,,- плотности теплового потока за счет лучистого теплообмена, теплопроводности и конвекционного теплообмена.

Если излучающий газовый объем содержит твердые частицы (например, золы угля), то в объеме газа происходит явление рассеяния излучения. Запыленный поток можно трактовать как "серый газ". Если при этом эффективная длина пробега фотонов 1/а (где а - коэффициент поглощения "серого газа") оказывается малой по сравнению с характерными размерами излучающего газового объема, то для описания переноса излучения оправдано приближение диффузии излучения:

.