Понятие о теории подобия. Критерии подобия

Вся сложность в изучении конвективного теплообмена состоит в определении коэффициента теплоотдачи. Коэффициент теплоотдачи зависит от ряда параметров: характера жидкости (ламинарный или турбулентный), скорости движения жидкости, линейных размеров тела, от температуры стенки и жидкости, от свойств жидкости (вязкости, плотности, и т. д.), от коэффициента формы тела, от положения поверхности теплообмена. Если попытаться экспериментально определить влияние на коэффициент теплоотдачи рядапараметров m, каждый из которых изменяется на n уровнях, то число опытов N составит:

т.е. миллион опытов при 10 параметрах и n=6. На практике осуществить это не реально.

Для определения коэффициента теплоотдачи в определенных условиях данные экспериментов обрабатываются с использованием чисел подобия, что облегчает расчеты.

Числа подобия – безразмерные комплексы, состоящие из параметров, характеризующих данный процесс.

Научная теория подобия заимствована из геометрического подобия. Два физических процесса считаются подобными если режимы движения среды одинаковы, и температура в соответствующих точках в двух телах относятся в определенном отношении (тепловое подобие). Основа такого подхода – это то, что процессы в различных условиях описываются одинаковыми аналитическими выражениями.

Числа подобия:

1. Число подобия Нуссельта:

Число подобия Нуссельта является безразмерным коэффициентом теплоотдачи. Число подобия Нуссельта определяет интенсивность теплообмена на границе жидкости и твердого тела.

2. Число подобия Рейнольдса: