• Что такое коэффициент теплоотдачи, его размерность, как его определить для выполнения расчетов?

α– характеризует интенсивность конвективного теплообмена и зависит от скорости теплоносителя, теплоемкости, вязкости, от формы поверхности и тд.

[Вт/(м²град)].

Коэффициент теплоотдачи численно равен мощности теплового потока, передаваемому одному квадратному метру поверхности при разности температур между теплоносителем и поверхностью в 1°С.

Основной и наиболее трудной проблемой в расчётах процессов конвективной теплоотдачи является нахождение коэффициента теплоотдачи α. Современные методы описания процесса коэф. теплопроводности, основанные на теориипограничного слоя,позволяют получить теоретические (точные или приближённые) решения для некоторых достаточно простых ситуаций. В большинстве же встречающихся на практике случаев коэффициент теплоотдачи определяют экспериментальным путём. При этом как результаты теоретических решений, так и экспериментальные данные обрабатываются методамитеории подобия и представляются обычно в следующем безразмерном виде:

Nu=f (Re, Pr) — для вынужденной конвекции и

Nu=f (Gr Re,, Pr) — для свободной конвекции,

где — число Нуссельта,— безразмерный коэффициент теплоотдачи (L —характерный размер потока,λ— коэффициент теплопроводности);Re=—число Рейнольдса, характеризующее соотношение сил инерции и внутреннего трения в потоке (u —характерная скорость движения среды, υ — кинематический коэффициент вязкости);

Pr=—число Прандтля, определяющее соотношение интенсивностей термодинамических процессов (α – коэффициент температуропроводности);

Gr= — число Грассгофа, характеризующее соотношение архимедовых сил, сил инерции и внутреннего трения в потоке (g —ускорение свободного падения,β— термический коэффициент объёмного расширения).

• От чего зависит коэффициент теплоотдачи? Порядок его величины для различных случаев теплообмена.

Коэффициент конвективной теплоотдачи αтем больше, чем больше коэффициент теплопроводностиλи скорость потокаw,чем меньше коэффициент динамической вязкости υ и больше плотностьρи чем меньше приведенный диаметр каналаd.

Наиболее интересным с точки зрения технических приложений случаем конвективного теплопереноса является конвективная теплоотдача, то есть процесс двух конвективных теплообменов, протекающий на границе раздела двух фаз (твердой и жидкой, твердой и газообразной, жидкой и газообразной). При этом задача расчета состоит в нахождении плотности теплового потока на границе раздела фаз, то есть величины, показывающей, какое количество тепла получает или отдает единица поверхности раздела фаз за единицу времени. Помимо указанных выше факторов, влияющих на процесс конвективного теплообмена, плотность теплового потока зависит также от формы и размеров тела, от степени шероховатости поверхности, а также от температур поверхности и теплоотдающей или тепловоспринимающей среды.

Для описания конвективной теплоотдачи используется формула:

q_cт = α(Т₀—Т_ст),

где q_cт —плотность теплового потока на поверхности, Вт/м²; α —коэффициент теплоотдачи, вт/(м²·°С);T₀иТ_ст— температуры среды (жидкости или газа) и поверхности соответственно. ВеличинуT₀ —Т_ст часто обозначают ΔТи называетсятемпературным напором.Коэффициент теплоотдачиαхарактеризует интенсивность процесса теплоотдачи; он возрастает при увеличении скорости движения среды и при переходе от ламинарного режима движения к турбулентному в связи с интенсификацией конвективного переноса. Он также всегда больше для тех сред, у которых выше коэффициент теплопроводности. Коэффициент теплоотдачи существенно повышается, если на поверхности происходит фазовый переход (например, испарение или конденсация), всегда сопровождающийся выделением (поглощением) скрытой теплоты. На значение коэффициента теплоотдачи сильное влияние оказываетмассообменна поверхности.