68406

Конвективный теплообмен в однофазной среде

Лекция

Физика

Конвективным теплообменом называется процесс передачи теплоты при движении жидкости или газа. Под конвекцией понимают процесс переноса теплоты при перемещении макрочастиц в жидкости или газе в пространстве из области одной температуры в область с другой температурой.

Русский

2014-09-22

67.5 KB

6 чел.

Лекция 18

Раздел 2. Конвективный теплообмен в однофазной среде.

2.1   Физические основы процесса.

2.1.1 Основные понятия и определения.

  1.  Конвективным теплообменом называется процесс  передачи теплоты при движении жидкости или газа. При этом перенос теплоты осуществляется одновременно конвекцией и теплопроводностью.
  2.  Под конвекцией понимают процесс переноса теплоты при перемещении макрочастиц в жидкости  или газе в пространстве из области  одной температуры в область с другой температурой. Возможна только в текущих средах в этом случае перенос теплоты неразрывно  связан с переносом самой среды.
  3.  Конвективный теплообмен между потоком жидкости или газом и поверхностью соприкасающегося с ним телом называется конвективной теплоотдачей или теплоотдачей.

Причины возникновения движения жидкости или газа могут быть различными и в зависимости от этого отмечают свободную и вынужденную конвекцию.

Свободная конвекция – называется конвективный теплообмен при так называемом свободном движении жидкости или газа под действием неоднородного поля массовых сил (гравитационных сил, сил инерции и так далее).  Наиболее часто свободная конвекция наблюдается в поле сил гравитации. В поле сил гравитации называется естественной конвекцией.

Вынужденной конвекцией называется конвективный теплообмен при вынужденном движении жидкости или газа

                                      

под действием внешних сил приложенных на границе системы или однородного поля массовых сил приложенного к жидкости внутри системы или за счет кинетической энергии сообщенной жидкости вне системы.

Теплообмен при вынужденном движении

       P1                                                   P2

Вынужденная конвекция всегда сопровождается свободной конвекцией. Относительное влияние свободной конвекции на вынужденную тем больше чем больше разность температур в системе и во вторых чем меньше скорость вынужденного движения.

Различают стационарный и нестационарный конвективный теплообмен .

Критерий сплошности среды.

Сплошность  среды характеризуется соотношением  длины свободного пробега молекул характерному размеру области  течения жидкости

                                            - число Гнутцена

Среда будет считаться сплошной с молекулярно кинетической теории если

В дальнейшем среды газообразные , жидкие мы будем рассматривать в теории теплопроводности .

Основной задачей конвективного теплообмена является установление связи между плотностью теплового потока на поверхности теплообмена и температурой жидкости омывающей поверхности.

Формула Ньютона-Рихмана не отражает в явном виде влияния на теплообмен всего многообразие факторов. Скорости движения, формы, размеров тела, свойств жидкости.

Все эти факторы должны учитывается коэффициент теплоотдачи который по сути своей является характеристикой интенсивности теплоотдачи.

В общем случае интенсивность теплообмена не одинакова по всей поверхности соприкосновения жидкости системы. Для разных участков поверхности коэффициент имеет различные числовые значения.

Для того чтобы характеризировать неравномерность интенсивности теплообмена вводится понятие локального или местного коэффициента теплопроводности. Местный коэффициент это величина характеризующая интенсивность теплообмена на элементе площади теплообмена  

                                     (местное)

где - температура стенки в рассматриваемом сечении ,

- температура жидкости в среднее рассматриваемом сечении.

В инженерной практике чаще используют среднего по поверхности коэффициент теплоотдачи.

                                                      

В этом выражении  это среднее по поверхности температура тела , - среднее по поверхности температура жидкости.

Коэффициент теплоотдачи может иметь следующий порядок для различных условий конвективного теплообмена

  1.  Свободная конвекция газов

  1.  Вынужденная конвекция газов

  1.  Вынужденная конвекция воды

  1.  Кипения воды

Так как коэффициент теплоотдачи  связывает между собой  с одной стороны и  ,  с другой, то можно сказать, что основной задачей теории конвективного теплообмена является определение  то есть коэффициент теплоотдачи

                                      .


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

37233. Средства пожарной безопасности клубных помещений 75.5 KB
  Основные первичные средства пожаротушения: Огнетушители. Огнетушители предназначаются для тушения очагов горения в начальной их стадии а также для противопожарной защиты небольших сооружений машин и механизмов. Огнетушители бывают переносные и передвижные. Огнетушители с большим объемом заряда с массой не менее 20 но не более 400 кг; могут иметь одну или несколько емкостей с огнетушащим веществом относятся к передвижным их корпуса устанавливаются на специальные тележки.
37234. Разработка плана (схемы) технического оснащения учреждения культуры системой озвучивания 110 KB
  Важнейшей характеристикой колебаний звука является частота число показывающее сколько полных колебаний в секунду совершает например маятник часов струна и т. Система озвучивания зала в учреждении культуры представляет собой усилительную систему применяемую в случаях если звуковая мощность источника звука оратора актеров оркестра недостаточна для обеспечения нормальной слышимости на сравнительно большой зоне расположения слушателей или когда в этой зоне имеются значительные шумы или если у помещения плохие акустические свойства....
37235. Система озвучивания социально-культурных мероприятий 146.5 KB
  Система озвучивания социальнокультурных мероприятий 1. Система озвучивания На протяжении столетий в концертных залах театрах лекционных залах церквах и др. Все это вызвало существенные изменения в требованиях к акустическим параметрам современных больших залов многоцелевого назначения и привело к широкому использованию в них систем озвучивания и звукоусиления. Системой озвучивания называется комплекс электроакустических устройств состоящий из излучателей микрофонов усилителей различных корректоров и др.
37236. Теле и видео аппаратура в СКД 94 KB
  Сейчас весь мир пользуется множеством различных устройств, в разных сферах индустрии. Прогресс не стоит на месте, каждый год, месяц появляются различные устройства. Одними из таких устройств являются устройства теле и видео, которые в свою очередь считаются одними из популярных устройств
37237. Практика и перспективы использования технических средств в учреждениях культуры 73.5 KB
  В социальнокультурных мероприятиях речь идет не только о решении сценической площадки но и всего пространства: сцены зрительного зала фойе клубного здания и подходов к нему. Таким образом основными элементами сценографии в социальнокультурных мероприятиях выступают: художественнодекоративное решение интерьера и сценического пространства техника сцены световое звуковое решения. 1 Световое оборудование В оборудовании современной сцены освещение электротехническая часть играют весьма значительную роль. В зависимости от технического...
37238. Правовая охрана программ и данных. Защита информации 39 KB
  Программы по их юридическому статусу можно разделить на три большие группы: лицензионные условно бесплатные программы Shrewre и свободно распространяемы программы freewre. Лицензионные условно бесплатные и бесплатные программы Дистрибутивы лицензионных программ дискеты или CDROM с которых производится установка программ на компьютеры пользователей распространяются разработчиками на основании договоров с пользователями на платной основе проще говоря лицензионные программы продаются. Довольно часто разработчики предоставляют...
37239. А́вторское пра́во 96 KB
  Они приравнены к литературным произведениям и сборникам соответственно. приобретающие монопольное право на коммерческое использование произведения; если произведение создано служащим работающим по найму то исключительное право на произведение возникает у нанимателя; в случае создания произведения изобразительного искусства или фотопроизведения по договору заказа субъектом исключительного права становится заказчик. В связи с этим автор может взять на себя обязательства впредь моральные права не осуществлять Неимущественные авторские...
37240. История компьютеров. Краткий курс 57 KB
  IBM выпускает свой первый электронный компьютер IBM 701.DEC начала продавать PDP1 первый коммерческий миникомпьютер с монитором и клавиатурой.Денис Ритчи и Кеннет Томсон выпускают первую версию Unix; стараниями компании Xerox начинает свою работу лаборатория PRC при Стэнфордском университете; доктор Кодд публикует первую статью посвященную реляционной модели данных; а коллектив под руководством Алана Шугарта придумывает первый восьмидюймовый флоппидиск емкостью 80 Кбайт; появляются так называемые компьютеры 4го поколения.В недрах...