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

2106. Энергетические соотношения в цепи приемной антенны 101.51 KB
  Целесообразно различать в режиме приема собственно приемник и приемное устройство – приемник, антенна, фидер. Соответственно нужно различать чувствительность приемника и чувствительность приемного устройства.
2107. Режим слабого сигнала в радиолиниях ДВ, СВ, КВ 22.71 KB
  Здесь характерно то, что собственные шумы приемника можно не принимать во внимание, т.к. интенсивность внешних помех в этих диапазонах обычно гораздо больше интенсивности собственных шумов.
2108. Эффективная шумовая температура 164.84 KB
  Эффективную шумовую температуру, характеризующую мощность всех внешних помех.
2109. Поляризационные характеристики приемных антенн 292.58 KB
  Поляризация приемной антенны определяется поляризацией поля, создаваемого этой антенной в режиме передачи.
2110. Воспитательное мероприятие: Как мы говорим 51 KB
  Воспитать гражданской позиции и правовой культуры старшеклассников. Привить навыков критического анализа, объективного суждения и аргументированного ведения диалога.
2111. Организация наладочных работ 56.5 KB
  Предмонтажная ревизия и проверка оборудования: машин и механизмов, аппаратов, арматуры, средств управления и представления информации. Поузловая приемка из индивидуальных испытаний (включая необходимый контроль полноты и качества монтажа) оборудования функциональных узлов.
2112. Идеология и ее роль в жизнедеятельности современного общества 86.28 KB
  Идеологическая составляющая в деятельности институтов гражданского общества: общественные объединения в идеологических процессах, идеологические функции СМИ, учреждений образования, науки, культуры. Механизм функционирования идеологии белорусского государства. Политическая, экономическая, социокультурная составляющие ИБГ.
2113. Газоснабжение района города Кургана 246.91 KB
  Определение площади застройки территории, численности населения района, годовых расходов теплоты. Выбор оптимального количества ГРП. Проектирование внутренней системы газоснабжения.
2114. Детали машин 311.31 KB
  Деталь, узел. Комплект, изделие, машинный агрегат. Классификация деталей машин. Основные критерии работоспособности деталей машин. Общие сведения зубчатых передач, классификация. Геометрические параметры и их соотношения в косозубых цилиндрических зубчатых передачах. Подшипники качения. Условные обозначения. Виды повреждений.