Конвекційний теплообмін

Конвекцією називають процес перенесення теплоти під час переміщення макрочасток (газу або рідини). Конвективним називають теплообмін, зумовлений спільною дією конвективного і молекулярного перенесення теплоти, здійснюється одночасно двома способами: конвекцією і теплопровідністю.

Конвективний теплообмін між середовищем, що рухається, і по­верхнею, яка відокремлює його від іншого середовища (твердого тіла, рідини чи газу), називають тепловіддачею.

Тепловий потік Ф, що проходить через поверхню твердого тіла, що омивається конвекційним потоком, визначається наступним чином:

Основний закон теплопровідності Ньютона – Ріхмана: Кількість теплоти, що віддана чи прийнята стінкою на межі фаз, прямопропорційна різниці температур, площі теплообміну та коефіцієнту тепловіддачі.

де А поверхня, яка бере участь у теплообміні, tст — температура поверхні стінки, а tр— температура середовища, що омиває поверхню стінки. Коефіцієнт пропорційності a, який враховує конкретні умови теплообміну між рідиною і поверхнею тіла, називають коефіцієнтом тепловіддачі.

Густина теплового потоку визначається наступним чином

Тепловіддача є досить складним процесом, і коефіцієнт тепловіддачі залежить від багатьох факторів, основними з яких є: а) причина виникнення течії рідини; б) режим течії рідини (ламінарний чи турбулентний); в) фізичні властивості рідини; г) форма і розміри тепловіддавальної поверхні.

За причиною виникнення рух рідини буває вільним і вимушеним.

Вільний (тепловий) рух виникає в нерівномірно прогрітому середовищі, через властивість зменшення щільності нагрітих тіл, що підіймаються над більш холодними. В такий спосіб створюється природна циркуляція робочого тіла в замкненому середовищі, прикладом якого може бути віконна рама (рис 5.3).

Вимушений рух робочого тіла зумовлений дією сторонніх збудників: вентиляторів, насосів тощо. Інтенсивність теплообміну визначається швидкістю руху робочого тіла та режимом його течії. При ламінарній течії частинки рідини рухаються не змішуючись при цьому теплообмін здійснюється в основному шляхом теплопровідності. При турбулентній течії теплота всередині потоку поширюється як теплопровідністю, так і перемішуванням майже всієї маси рідини та є більш ефективним. Форми і розміри тепловіддавальної поверхні істотно впливають на тепловіддачу, що також необхідно враховувати при проектуванні теплообмінних систем. Спрощена модель теплообмінника:

Дата добавления: 2014-01-14