Тепловіддача від шарів, вертикальних труб і плит при

  вільному русі

                                    (2.90)

де характерний розмір для шарів і труб – діаметр, для плит – висота;

 - визначальна температура;

 - температура стінки,

 - температура рідини за межами теплового шару;

 - знак осереднення величини.

Таблиця 2.2 - Розрахункові величини

№№		С	n
1	1ּ10^-3÷5ּ10^2	1,18	1/8
2	5ּ10^2÷2ּ10^7	0,54	¼
3	2ּ10^2÷1ּ10^13	0,135	1/3

   

 Формула (2.90) може бути використана для аналізу теплообміну з горизонтальними плитами. У цьому випадку за визначальний розмір приймають меншу сторону (ширину) плити. Якщо тепловіддавальна поверхня звернена вверх, то отримане значення  треба збільшити на 30%, якщо вниз - зменшити на 30%.

Для вільної тепловіддачі від горизонтальних труб

,                       (2.91)

де індекс р позначає, що параметр визначено по температурі носія за межами теплового шару;

Pr _ст – відповідає температурі поверхні стінки.

Приклад.  Визначити втрату теплоти за годину вертикальним неізольованим паропроводом із зовнішнім діаметром d=100 мм, висотою 4 м, якщо температура стінки t _{c т} =170⁰С, а температура середовища

Порядок розрахунку:

Розрахункова температура

Фізичні характеристики

Критерій Грасгофа

Згідно з таблицею 2.2 знаходимо

   Звідси

.

   Знаходимо втрату теплоти за годину

2.16 Вільна тепловіддача в обмеженому просторі

Частіше всього цей вид теплообміну має місце у вікнах з подвійним заскленням.

Будемо вважати, що теплообмін відбувається у обмеженому просторі між двома поверхнями через деякий теплоносій (рідкий або газоподібний). Має місце складне явище конвективного теплообміну, визване різними температурами стінок. З метою спрощення інженерних розрахунків введемо поняття еквівалентний коефіцієнт теплопровідності . Будемо вважати, що процес теплообміну між поверхнями стінок відбувається по закону Фурье для теплопровідності при віртуальному коефіцієнті . Тоді маємо питомий тепловий потік:

                                     (2.92)

де t ₁ та t ₂ – температури відповідних поверхонь;

 - товщина прошарка.

Еквівалентний коефіцієнт теплопровідності визначається таким чином

                                             (2.93)

де  - безрозмірний коефіцієнт конвекції;

 - реальний коефіцієнт теплопровідності теплоносія.

Коефіцієнт конвекції визначається згідно з критеріальним рівнянням

.                                       (2.94)

Таким чином, циркуляція теплоносія залежить від його фізичних властивостей та різниці температур між частинками.

За визначальний розмір прийнята товщина прошарку, а за визначальну температуру – його середня температура

                                        (2.95)

Для розрахунків маємо таку залежність [1]

.                                      (2.96)

Для величин С та n маємо наступну таблицю.

Таблиця 2.3 - Значення коефіцієнтів С та n

№№		С	n
1	<10^3	1,00	0,0
2	10^3÷10^6	0,105	0,30
	10^6÷10^10	0,400	0,20

 

Приклад. Визначити питомий тепловий потік через прошарок повітря товщиною  при температурах поверхонь   та

Маємо відповідні величини.

Середня температура

Температурний напір

Теплофізичні характеристики

Критерій Грасгофа

Добуток

Коефіцієнт конвекції

Еквівалентний коефіцієнт теплопровідності

 

Питомий тепловий потік

 

.