Напишите уравнение конвективного теплообмена.

Конвективный теплообмен или теплоотдача представляет собой процесс передачи тепла между твердым телом и окружающей его средой. В зависимости от причин движения жидкости различают теплоотдачу при естественной конвекции и теплоотдачу при вынужденной конвекции. В первом случае движение жидкости происходит под действием силы тяготения и обусловлено различием плотности отдельных нагретых участков жидкости; во втором случае это движение обусловлено силами, не зависящими от разности температур в ней и возникающими под воздействием внешней разности давления.

Основными факторами, влияющими на процесс теплоотдачи являются следующие:

1). Природа возникновения движения жидкости вдоль поверхности стенки. Самопроизвольное движение жидкости (газа) в поле тяжести, обусловленное разностью плотностей её горячих и холодных слоев, называют свободным движением (естественная конвекция).

Движение, создаваемое вследствие разности давлений, которые создаются насосом, вентилятором и другими устройствами, называется вынужденным (вынужденная конвекция).

 

 

2). Режим движения жидкости. Упорядоченное, слоистое, спокойное, без пульсаций движение называется ламинарным. Беспорядочное, хаотическое, вихревое движение называется турбулентным.

 

3). Физические свойства жидкостей и газов. Большое влияние на конвективный теплообмен оказывают следующие физические параметры: коэффициент теплопроводности (l), удельная теплоемкость (с), плотность (ρ), κкоэффициент температуропроводности (а = λ/cр·ρ), коэффициент динамической вязкости (μ) или кинематической вязкости (ν = μ/ρ), тεмпературный коэффициент объемного расширения (β = 1/Т).

 

4). Форма (плоская,     цилиндрическая), размеры и положение поверхности (горизонтальная, вертикальная).

 

 

Интенсивность конвекции характеризуется коэффициентом теплоотдачи:

  -

Сформулируйте определение критерия подобия. Приведите уравнение критерия Рей-

Нольдса. Укажите, при каких значениях критерия Рейнольдса движение является ла-

Минарным, переходным, турбулентным.

Критерий подобия – это безразмерные комбинации составленные из определяющих параметров.

Опыты показывают, что возможны два режима (вида) движения жидкости в гидравлических линиях:

Ламинарным называют слоистое течение без перемешивания частиц жидкости и без пульсаций скоростей и давлений. При ламинарном движении жидкости в прямой трубе постоянного сечения все линии тока направлены параллельно оси трубы, то есть поперечные перемещения жидкости отсутствуют. Такое движение является вполне упорядоченным и при постоянном давлении строго установившимся.

Турбулентным называют течение, сопровождающееся интенсивным перемешиванием жидкости и пульсациями скоростей и давлений. При таком движении векторы скоростей имеют не только осевые, но и нормальные к оси трубы составляющие, поэтому вместе с основным продольным движением жидкости вдоль трубы происходят поперечные перемещения (перемешивание) и вращение отдельных объемов жидкости. Этим объясняются пульсации скоростей и давлений.

Безразмерный коэффициент пропорциональности      (критическое число Рейнольдса) одинаков для всех жидкостей и газов, а также для любых диаметров труб. Это означает, что изменение режима течения происходит при определенном соотношении между скоростью, диаметром и кинематической вязкостью:

.

для труб круглого сечения.

С физической точки зрения, критерий Рейнольдса есть отношение сил инерции потока к силам трения при движении жидкости.

При движение жидкости является ламинарным, при     -- турбулентным.