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

75043. Солнечная система и ее загадки 41 KB
  Происхождение Солнечной системы Современные методы исследования позволяют узнавать все новые и новые факты о Вселенной. Так до сих пор ведутся споры о происхождении Солнечной системы. Образование Солнечной системы из облака пыли и газа.
75044. Исторические личности периода Отечественной войны 1812 года 26.5 KB
  Задачи: Закрепить представления детей о том кто такие защитники Отечества полководцы. Познакомить детей с подвигами русских полководцев и с Бородинским сражением. Развивать речь детей обогащать словарь. Воспитывать у детей чувство гордости и уважение к защитникам Отечества.
75046. Жизнь зайца в домашних условиях 260 KB
  В июне месяце, окашивая дачу, папа выкосил трех маленьких зайчат, двое из которых шустро убежали в траву, а вот самый маленький стал новым членом нашей семьи, чтобы он не погиб от лап своих врагов решили: маленького зайчонка спасти от гибели и, выкормив его, понаблюдать за процессом его роста в домашних условиях.
75047. Немецкие автомобили 934.5 KB
  Ich heiße Eshow Wlad. Ich lerne in der Klasse 6. Unser Thema heißt „Das Deutsche Auto“. Im Jahre 2011 (zwanzighundertelf) feierte das Auto sein Jubiläum. Es ist 125 (hundertfünfundzwanzig) Jahre alt. Der vorige Sommer von 7 (siebenten) Mai bis zum 10 (zehnten) September hieß „der Autosommer“.
75048. Русская и немецкая школы. Какие они? 984.5 KB
  Ich heiße Antonowa Anna. Ich lerne in der Klasse 6 «А». Ab 2. Klasse lerne ich Deutsch. Das ist mein Lieblingsfach. Besonders gefiel mir das Thema “Deutsche Schülen. Wie sind sie?” Darüber diskutieren wir viel mit unseren Mitschülern.
75049. ВОЗНИКНОВЕНИЕ ЧИСЕЛ 695.5 KB
  В современном мире человек постоянно пользуется числами, даже не задумываясь об их происхождении. Без знания прошлого нельзя понять настоящее. Поэтому целью данной работы является исследование истории возникновения чисел, связанной с необходимостью выражения всех чисел знаками.
75050. Основные направления поэтического творчества Ф. Достоевского 111.5 KB
  Цель моей исследовательской работы: выявить основные направления поэтического творчества Ф. Достоевского. Объект исследования: произведения поэта, литература о жизни и творчестве поэта после выхода из острога в 1854 году. Задачи исследования я бы сформулировала так: «Каково поэтическое наследие Ф.М.Достоевского?»
75051. Берегите око от монитора 505 KB
  Целью моей исследовательской работы стало изучение влияния компьютера на здоровье школьников а именно влияние компьютера на зрение ребёнка исходя из этого были поставлены следующие задачи: Задачи: Проанализировать влияние компьютера на зрение учащихся.