![]() КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Теоретическое введение. Конвективный теплообмен (теплоотдача) представляет собой процесс передачи тепла от твердой поверхности к газу или жидкостиКонвективный теплообмен (теплоотдача) представляет собой процесс передачи тепла от твердой поверхности к газу или жидкости, или наоборот, от жидкости или газа к поверхности. Механизм теплоотдачи включает в себя теплопроводность внутри тонкого неподвижного слоя газа или жидкости у поверхности (пограничный слой) и конвекцию, т.е. способ передачи тепла, связанный с перемещением макрообъемов газа или жидкости. Конвекция может быть свободной или вынужденной. При вынужденной конвекции перемещение различно нагретых объемов жидкости происходит под действием какого-либо постороннего источника движения (насоса, вентилятора, компрессора и т.д.) Свободная конвекция возникает при соблюдении двух условий: 1) наличия разности температур и, следовательно, разности плотностей в объеме теплоносителя. В исследуемом случае разность температур создается между поверхностью трубы и окружающей средой; 2) Наличия поля тяготения. Необходимость этого условия становится ясной из следующих соображений: если в объеме теплоносителя, имеющего температуру Одной из важнейших задач расчетов конвективного теплообмена является определение количества тепла, отдаваемого или принимаемого той или иной поверхностью теплообмена. Это количество тепла определяется по закону Ньютона-Рихмана: Здесь αК – основная характеристика конвективного теплообмена как при свободной, так и при вынужденной конвекции. Этот коэффициент носит название коэффициента теплоотдачи и представляет собой количество тепла, отдаваемое или принимаемое единицей поверхности в единицу времени при разности температур между поверхностью и теплоносителем в один градус. Следовательно, его размерность Вт/м2 К. Определение величины αК представляет значительные трудности, т.к. αК зависит от многих факторов, например, геометрии поверхности, свойств теплоносителя, температуры и т.д. Величина αК определяется обычно из критериальных уравнений, полученных на основании теорий подобия и размерностей. Например, теплоотдача в условиях вынужденной конвекции описывается уравнением: а в условиях свободной конвекции: В уравнениях (2), (3), Nu – критерий Нуссельта, который служит для определения коэффициента теплоотдачи αК: Понятие о критериях подобия , входящих в уравнение (2), (3) вводится при помощи специальной теории, называемой теорией подобия.
В критериях Нуссельта, Грасгофа, Рейнольдса содержится величина, называемая определяющим линейным размером В упомянутые критерии подобия входят также свойства теплоносителя:
где
Коэффициенты в критериальных уравнениях
Следует отметить, что количество тепла Q, передаваемое трубой в окружающее пространство, определяется по мощности, потребляемой электронагревателем. Это количество тепла передается окружающей среде путем конвекции и радиации (излучения). Коэффициент теплоотдачи αК вычисляется (для последующего определения критерия Нуссельта) по доле конвективной составляющей теплового потока: В свою очередь, конвективная составляющая теплового потока где
|