Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Конвективный теплообмен и теплопередача
Перенос теплоты от одной подвижной среды (горячей) к другой (холодной) через однослойную или многослойную твердую стенку любой формы называется теплопередачей. Теплопередача представляет собой весьма сложный процесс, в котором теплота передается всеми способами: теплопроводностью, конвекцией и излучением. Действительно, при наличии стенки процесс теплопередачи складывается из трех звеньев (рис. 3.8). Первое звено — перенос теплоты конвекцией от горячего теплоносителя к стенке. Конвекция всегда сопровождается теплопроводностью и часто — лучеиспусканием. Второе звено — перенос теплоты теплопроводностью через стенку, При распространении теплоты в пористых телах теплопроводность связана с конвекцией и излучением в порах. Третье звено — перенос теплоты конвекцией от второй поверхности стенки к холодному теплоносителю. В этой передаче теплоты конвекция также сопровождается теплопроводностью и часто излучением. Конвективным теплообменом, или теплоотдачей, называется процесс переноса тепла между поверхностью твердого тела и жидкой средой. При этом перенос тепла осуществляется одновременным действием теплопроводности и конвекции. Рис. 3.8. Схема теплопередачи через плоскую стенку
Интенсивность конвективного теплообмена характеризуется коэффициентом теплоотдачи , который определяется по формуле Ньютона: (3.16)
В общем случае коэффициент теплоотдачи может изменяться вдоль поверхности теплообмена, и поэтому различают средний по поверхности, локальный или местный коэффициент теплоотдачи, соответствующий единичному элементу поверхности. Процесс теплоотдачи является сложным процессом, а коэффициент теплоотдачи является сложной функцией различных величин, характеризующих этот процесс. В общем случае коэффициент теплоотдачи является функцией формы Ф, размеров l 1, l 2,..., температуры поверхности нагрева tс, скорости жидкости w, ее температуры tж, физических свойств жидкости — коэффициента теплопроводности λ, теплоемкости ср, плотности ρ, вязкости μ и других факторов:
α= f (w, tc, tж, λ, ср, ρ, μ, а, Ф, l1 , l2...). (3.17)
Уравнение (3.17) показывает, что коэффициент теплоотдачи — величина сложная и для ее определения невозможно дать общую формулу. Обычно для определения приходится прибегать к опытным исследованиям.
Математическое описание процессов конвективного теплообмена очень сложное и включает систему из 4 дифференциальных уравнений: энергии или теплопроводности, теплообмена, движения и сплошности. Теория подобия позволяет, не интегрируя дифференциальных уравнений, получить из них критерии подобия и, используя опытные данные, установить критериальные зависимости, которые справедливы для всех подобных между собой процессов. Основными критериями подобия для расчётов стационарных процессов конвективного теплообмена являются 5 критериев: Нуссельта (Nu), Рейнольдса (Re), Прандтля (Pr) и Грасгофа (Gr). Критерий Рейнольдса определяет гидромеханическое подобие течений теплоносителей:
Re = w0l/v, (3.18)
где w0 — характерная, обычно средняя скорость жидкости или газа в начальном сечении системы; l — характерный геометрический размер системы (например, диаметр канала, длина пластины и т. д.); v — коэффициент кинематической вязкости теплоносителя. Критерий Прандтля является теплофизической характеристикой теплоносителя. Он составлен лишь из физических параметров:
Pr=μcр/λ или Pr=v/a, (3.19)
так как v = μ/ρ и а = λ/(срρ), то его численные значения приводятся в таблицах. Критерий Прандтля характеризует физические свойства жидкости и способность распространения тела в жидкости. Он является мерой отношения переноса импульса в среде при помощи внутреннего трения к переносу тепла в ней посредством теплопроводности. Характеризует подобие полей скорости и температуры в движущейся среде. При равенстве критерия Re условие одинаковости критериев Pr обеспечивает тепловое подобие, т.е. подобие полей температурных напоров и тепловых потоков во всём объёме рассматриваемых систем. Согласно теории подобия у подобных процессов должны быть одинаковы также и определяемые критерии подобия. В процессах конвективного теплообмена в качестве определяемого критерия выступает критерий Нуссельта Nu:
Nu = αl/λ, (3.20)
где α — коэффициент теплоотдачи; l — характерный геометрический размер; λ — коэффициент теплопроводности теплоносителя.
Критерий Нуссельта характеризует конвективный теплообмен между жидкостью и поверхностью твёрдого тела. Он является мерой отношения между интенсивностью теплоотдачи и температурным полем в пограничном слое потока. Уравнение подобия или критериальное уравнение для процессов конвективного теплообмена при вынужденном движении теплоносителя имеет вид:
Nu=f(Re,Pr). (3.21)
для жидкостей: Nu=с1 Ren·Prжm(Prж/ Prст)0,25; для газов: Nu=с2 Ren·Prm где коэффициенты c1, с2, m, n выбираются из таблицы 3.1. Таблица 3.1
|
||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-10; просмотров: 284; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.118.150.80 (0.005 с.) |