Естественная конвекция для горизонтально расположенного цилиндра

 

Расчет теплоотдачи в случае горизонтального цилиндра () выполняется в соответствии с уравнением

.

В этой формуле к качестве определяющего размера используется диаметр цилиндра. За определяющую температуру принимается температура окружающей среды (жидкости) .

 

 

Рис. Изотермы у горизонтального цилиндра при свободной конвекции. Интерферограмма демонстрирует тепловые пограничные слои, сливающиеся сверху и создающие стационарный ламинарный факел

 

Естественная конвекция на тонких нагретых проволоках

Средний коэффициент теплоотдачи на тонких нагретых проволоках (пленочный режим имеющий место при очень малых значениях):

 

при

.

 

 

 

Рис. Плоский конвективный факел поднимающийся от нагретой проволоки

 

Естественная конвекция в узких щелях, плоских и кольцевых каналах

 

Плотность теплового потока рассчитывается по формуле:

.

Эквивалентный коэффициент теплопроводности :

 

Рис. Изотермы в конвективном движении между соосными цилиндрами

 

Естественная конвекция в узких щелях, плоских и кольцевых каналах

 

Для воздушной прослойки, образованной двумя концентрическими сферами, уравнение для определения числа Нуссельта имеет вид

,

где d =δ - характерный размер. Определяющая температура равна .

 

 

Вынужденная тепловая конвекция

 

Общие сведения

 

Вынужденной конвекцией называется теплообмен, при котором движение жидкости и газа осуществляется принудительным путем. К внешним побудителям можно отнести дымовые трубы печей, насосы, вентиляторы и др. Как и в случае свободной тепловой конвекции, теплообмен происходит между жидкостью (газам) и твердой поверхностью (вынужденное обтекание пластины, цилиндра, шара, трубных пучков и др.)

По характеру движения жидкости теплообмен подразделяют на два режима: ламинарное течение жидкости; турбулентное течение жидкости. Поскольку четкая граница между указанными режимами зависит от целого ряда факторов, выделяют переходную область движения жидкости.

Характер движения жидкости влияет на интенсивность передачи теплоты. При ламинарном режиме и отсутствии естественной конвекции теплота передается только теплопроводностью. При турбулентном режиме перенос теплоты наряду с теплопроводностью происходит в результате перпендикулярного к поверхности перемещения частиц.

Количественное определение коэффициентов теплоотдачи является одной из основных задач теории конвективного теплообмена. Для увеличения коэффициента теплоотдачи необходимо использовать жидкости с высоким значением коэффициента теплопроводности и принимать меры, приводящие к сокращению толщины теплового пограничного слоя (увеличение скорости течения жидкости, плотности, шероховатости поверхности, внешних возмущений, уменьшение вязкости жидкости).