Конвективный теплообмен. Дать физическое описание данного вида теплообмена. Математическое описание процесса

Конвективный теплообмен обусловлен совместным действием конвекции и

молекулярного переноса вещества. Конвективный теплообмен между потоком жидкости или газа и поверхностью твёрдого тела называется конвективной теплоотдачей или просто теплоотдачей,

при этом перенос тепла осуществляется одновременно конвекцией и теплопроводностью.

Перенос частиц зависит от многих факторов: от природы возникновения и режима

движения, рода и физических свойств жидкости, формы и размеров поверхности тела и

др. Поэтому конвективный теплообмен (теплоотдача) представляет собой очень

сложный процесс. При практических расчетах теплоотдачи используют закон

Ньютона-Рихмана: Q = α (tст – tж)F. Согласно закону Ньютона-Рихмана, тепловой поток Q от жидкости к стенке или от стенки к жидкости пропорционален поверхности теплообмена F и разности температур Δt =tcт –tж, где tcт – температура поверхности, tж – температура жидкости или газа, °С. Разность температур tcт – tж – называется температурным напором. Величины F и

Δt не исчерпывают факторы, влияющие на конкретный процесс теплообмена между

стенкой и жидкостью. Конкретные условия учитываются коэффициентом пропорциональности α,

называемым коэффициентом теплоотдачи.

30.Коэффициент теплоотдачи. Физическая сущность, размерность. В процессе конвективного переноса тепла характер течения жид­кости имеет очень большое значение, так как им определяется меха­низм теплоотдачи. Процесс переноса тепла на границе с поверхно­стью канала может быть выражен законом Фурье: , где n – нормаль к поверхности тела.Это же количество тепла можно выразить уравнением Ньюто­на – Рихмана: . Приравнивая эти уравнения, получаем зависимость:

. Дифференциальное уравнение описывает процесс тепло­обмена на поверхности канала (n = 0). По своему физическому характеру конвективный теплообмен является весьма сложным процессом и зависит от большого числа факторов, определяющих процесс теплоотдачи. Коэффициент тепло­отдачи характеризует интенсивность теплообмена между жидкостью и поверхностью канала. В общем случае коэффициент теплоотдачи является функцией физических параметров жидкости, характера течения жидкости, скорости движения жидкости, формы и размеров тела и др. Отсюда коэффициент теплоотдачи можно представить зависимостью: , Здесь X – характер движения жидкости (свободная или вынуж­денная конвекция); Ф – форма стенки; –размеры поверхности. Коэффициент теплоотдачи – величина сложная и для ее определения невозможно дать общую формулу. Обычно для определения величины приходится прибегать к опыт­ным исследованиям.