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

12679. Создание папок, файлов и ярлыков в Windows 2000 37.5 KB
  Лабораторная работа № 1 Тема: Создание папок файлов и ярлыков. Цель: Научиться работать с папками файлами и ярлыками. На диске D: в папке Мои документы создать структуру: Мои документы Название группы ...
12680. Сочетание клавиш. Использование справки в Windows 2000 71.5 KB
  Лабораторная работа №3. Тема: Сочетание клавиш. Использование справки. 1. Цель работы Познакомится с основными сочетаниями клавиш ПК научится работать со справочной системой. Часть I 1. Общие сочетания клавиш Windows. Действие ...
12681. Стандартные приложения Windows. Комплекс программ мультимедиа Развлечения 107 KB
  Стандартные приложения Windows. Цель: Ознакомиться с работой стандартных приложений Windows. Программа Проводник. Проводник в своем первоначальном значении определялся как программаобозреватель локальных и сетевых ресурсов персональног
12682. Работа с дискетами: форматирование, копирование в Windows 91.5 KB
  Лабораторная работа №5. Тема: Работа с дискетами: форматирование копирование. Цель работы: Научится выполнять обслуживание дисков с помощью служебных приложений Windows. Содержание работы Проанализировать работу Буфера обмена используя Таблицу символов. ...
12683. Работа с окнами. Переключение между программами в Windows 53 KB
  Лабораторная работа №6. Тема: Работа с окнами. Переключение между программами. Цель работы: Научиться работать с окнами изучить сочетания клавиш. Содержание работы Открыть несколько программ: калькулятор WordPad Проводник Paint. Изменить размеры окон. Ра
12684. Архивирование файлов. Программа WinRAR, WinZip 79.5 KB
  Лабораторная работа №7. Тема: Архивирование файлов. Программа WinRAR WinZip. Цель работы Научиться создавать и распаковывать архивы освоить приемы работы с программами архиваторами. Содержание работы Создать архив с помощью программы WinRAR который включает 56фай...
12685. Запись и воспроизведение звуков в Windows 76.5 KB
  Лабораторная работа 8. Тема: Запись и воспроизведение звуков. Цель: Научиться работать со звуком: записывать воспроизводить. Для записи воспроизведения и редактирования звуковых файлов в Windows используется программа Звукозапись. Для работы данной программы требу
12686. Установка программ в Windows 91.5 KB
  Лабораторная работа № 9. Тема: Установка программ. Цель: Научиться устанавливать различное программное обеспечение. Установка программ. В процессе работы с компьютером постоянно возникает необходимость устанавливать новые программы и удалять те программы котор...
12687. Файловые системы в Windows. Файловые системы FAT, FAT 32, NTFS 66.5 KB
  Лабораторная работа №. Тема: Файловые системы. Цель: Изучить файловые системы FAT FAT 32 NTFS Файловая система – это общая структура определяющая в операционной системе наименование сохранение и размещение файлов. Файловая система отводит место для зап