18.Конвективный теплообмен.Уравнение Ньютона-Рихмана.Коэф. Теплоотдачи.

Конвективный теплообмен – перенос теплов. Энергии разнонагретыми макро-частицами при их перемешивании или перемещении.

Конвекция+теплопроводность=конвективный теплообмен.

Конвективный теплообмен на границе раздела тв. тела-жидкого – конвективная теплоотдача.

Если перемещение частиц жидкости или газа обуслов­ливается разностью их плотностей, то такое перемещение называют естественной конвекцией. При естествен­ной конвекции нагретые объемы теплоносителя поднима­ются, охладившиеся — опускаются. Если жидкость или газ перемещается с помощью на­соса, вентилятора, эжектора и других устройств, то та­кое перемещение называют вынужденной конвекцией. Теплообмен происходит в этом случае значительно ин­тенсивнее, чем при естественной конвекции.

Согласно з-ну Ньютона-Рихмана удельный тепловой поток опр-ся произведением α (коэф-т теплоотдачи, Вт/м2*К) на разность температур: q=α(t_ж1-t₁).

Коэффициент теплоотдачи а [Вт/(м²К)] - количество тепло­ты, проходящей в единицу времени от жидкости (газа) к стенке (или наоборот) через 1 м² поверхности при раз­ности температур жидкости и стенки 1°. В а учитыва­ются следующие факторы: характер движения жидко­сти или газа (ламинарное или турбулентное) и природа его возникновения; скорость движения жидкости или га­за w; физические параметры жидкости или газа (коэф­фициент теплопроводности λ, вязкость μ, плотность ρ, теп­лоемкость с_р, коэффициент объемного расширения β, температура жидкости или газа и поверхности t_ж1, t₁; форма Ф и линейные размеры омываемой жидкостью или газом поверхности l₁, l₂, l₃…). α=f(λ,С_р,ρ,μ,w,t,е,β,Ф).

19. Опред. Коэф. Теплоотдачи с использ. Критериальных ур-ний.

Для определения величины а для различных случаев конвективного теплообмена предложено несколько эм­пирических формул, имеющих, однако, ограниченную об­ласть применения. Значительно лучшие результаты даег определение величины а на основе эксперимента с ис­пользованием критериев подобия — безразмерных соот­ношений параметров, характеризующих физический про­цесс.

Критерий Нуссельта N_u – состоит из определяющих критериев N_u=f(P_r,R_e,G_r) N_u =αl/λ_ж.

Критерий Рейнольдса – отношение сил инерции к силам вязкости жидкости. R_e=wl/ν; ν-коэф-т кинематической вязкости.

Критерий Прандтля P_r характеризует физические свойства жидкости (или газа) и способность распрост­ранения теплоты в жидкости (или газе). P_r=μCq/λ_ж.

Критерий Грасгофа- отношение подъемных сил среды к силам вязкости этой силы. G_r=l³Δtβq/ν², ν- коэфф. кинематической вязкости.

β=1/Т, Т-абс. Температура.

Критерий Нуссельта Nu , или критерий теплоотдачи, характер. интенсивность теплоотдачи на границе жидкость (или газ) -твердое тело и всегда явл. величиной искомой.

Критерий Рейнольдса Rе представл. собой отношение сил инерции к силам внутр. трения и характе­р. гидродинамический режим движ. жидкости. При Rе<2300 движение ламинарное, при Rе>10⁴ - тур­булентное, при 2300<Rе<10⁴ режим движения переход­ный - от ламинарного к турбулентному.

Критерий Прандтля Рг характер. физ. св-ва жидкости (или газа) и способность распрост­ранения теплоты в жидкости (или газе).

Критерий Грасгофа Gг учит. подъемные силы, возникающие в жидкости (или газе) вследствие разно­сти плотностей их частиц и вызывающие так наз. свободную конвекцию.

В общем случае конвективного теплообмена крите­риальная зависимость

Nu =f(Rе, Gг, Рг).

Критерии Ке, Сг и Рг в этой зависимости являются определяющими критериями.

Применительно к вынужденному турбулентному дви­ж. жидкости (или газа) связь между критериями ус­танавливается следующим ур-нием: Nu =cRе^пРг^т,

где с, п, T- соответст. коэф. и показатели степени. Для условий внутрен. поверхностей ограждающих конструкций отапливаемых зданий критерии подобия объед. ур-ием

Nu = 0,135 (GгРг)³³³.

Для опред. коэф. теплоотдачи по ур-ям подсчитывают числовое значе­ние критериев, входящих в правую часть равенства, оп­ределяют критерий Нуссельта и из него- коэф. теплоотдачи.