Основные положения и определения

Под конвекцией тепла понимают перенос тепла при перемещении макрочастиц подвижной среды (жидкости или газа) в пространстве из области с одной температурой в область с другой. Конвекция возможна только в текучей среде, здесь перенос тепла неразрывно связан с переносом самой среды.

Количество тепла, переносимое жидкостью через единицу поверхности по направлению нормали в единицу времени называется плотностью конвективного теплового потока

(2.1)

где – скорость жидкости, м/с; – плотность жидкости, кг/м³; – энтальпия (теплосодержание), Дж/кг.

Для реальных жидкостей энтальпия является функцией температуры и гидростатического давления. В предположении о несжимаемости жидкости ( ) с достаточной степенью точности можно сказать, что энтальпия является функцией только температуры. Тогда

; ; , (2.2)

где – удельная теплоемкость.

Так как конвекция всегда сопровождаемся теплопроводностью, то суммарная плотность теплового потока определяется

. (2.3)

Здесь: – плотность теплового потока за счет процессов теплопроводности.

Конвективный теплообмен между потоком жидкости и поверхностью соприкасающегося с ним тела называется конвективной теплоотдачей или просто теплоотдачей.

Одной из основных задач конвективного теплообмена является установление зависимости между плотностью теплового потока на границе поверхность-жидкость, температурой поверхности твердого тела и температурой жидкости. Эксперименты показывают, при расчетах теплоотдачи можно использовать закон Ньютона-Рихмана:

, (2.4)

где – плотность теплового потока с поверхности твердого тела; – коэффициент теплоотдачи; – температура поверхности твердого тела; – температура окружающей подвижной среды. Разность температур называется температурным напором.