Материал: 12 Основные положения конвективного теплообмена
Число Прандтля характеризует физические свойства жидкости и их влияние на конвективный теплообмен
Pr = |
n × r ×cp |
= |
n |
, |
a = |
l |
|
l |
a |
r ×cp |
|||||
|
|
|
|
Число Пекле – критерий конвективного теплообмена, характеризует отношение плотности теплового потока, передаваемого конвекцией, к плотности теплового потока, передаваемого теплопроводностью
Pе = wl
a ,
Pe = Re Pr .
Число Грасгофа характеризует соотношение подъемной силы, возникшей вследствие разности плотностей нагретых и холодных частиц жидкости и силы молекулярного трения, интенсивность свободного движения жидкости:
Gr = gbl 3J
n2
Как было рассмотрено ранее, система дифференциальных уравнений, характеризующая процесс, приводится к безразмерному виду при соответствующих условиях однозначности. В конечном счете получается общий вид критериального уравнения
Nu = f (x, y,z,wx ,wy ,wz ,J,Re,Pr,Gr,Fo,Bi).
Важное значение, при решении задач нестационарной
теплопроводности, имеют критерии подобия Fo (Фурье) и |
|
Bi (Био). |
a × t |
Критерий Фурье ( Fo = |
l 2 ) - характеризует безразмерное |
время. |
0 |
Написание Критерия Био похоже на форму записи критерия |
|||
Нуссельта |
a ×l0 |
||
Bi = |
|||
l |
|
||
Следует отметить, что. поскольку критериальные уравнения получены на основе эксперимента, в каждом случае указывается: диапазон применимости уравнения; определяющая температура ( при которой определяются теплофизические свойства вещества) и линейный размер.
Теплообмен при свободной конвекции
При изучении свободной конвекции рассматриваются три характерных случая: теплообмен между жидкостью и телом, расположенным в неограниченном пространстве; теплообмен в ограниченных прослойках.
Коэффициент теплоотдачи при свободном движении жидкости в большом объеме определяется из следующих уравнений подобия:
Конвективный теплообмен при свободной конвекции на вертикальной поверхности.
для вертикальных труб и плоских стенок при ламинарном течении жидкости (103<Gr·Pr<109)
Nu = 0,76 ×(Gr × Pr)0,25 (Prж 
Prc )0,25 ;
для вертикальных труб и плоских стенок при турбулентном течении жидкости (Gr·Pr) >109
Nu = 0,15 ×(Gr × Pr)0,33 (Prж 
Prc )0,25 .
В этих уравнениях определяющей температурой является температура окружающей среды, за определяющий размер принимается длина участка от начала теплообмена l.
Конвективный теплообмен при свободной конвекции у горизонтального цилиндра.
При эначениях 10-3 < (Gr × Pr )m < 5 102 значение
коэффициента теплоотдачи определяется уравнением
Nu = 1,18 ×(Gr × Pr )1 / 8 .