Теоретические основы. Теплота от нагретого тела в окружающую среду (жидкость, газ) передается конвекцией и излучением.

Теплота от нагретого тела в окружающую среду (жидкость, газ) передается конвекцией и излучением.

Процесс конвективной теплоотдачи, иначе называемый конвективным теплообменом описывается с помощью уравнения Ньютона - Рихмана.

, Вт, (2.1)

где - коэффициент теплоотдачи, ;

— температура стенки, т.е. поверхности контролируемого тела, ⁰С; К; - температура окружающей среды, ⁰С;

F- площадь поверхности теплообмена, м²;

Коэффициент теплоотдачи является функцией большого числа параметров и определяется с помощью критериальных уравнений подобия.

Эти уравнения для свободной конвекции имеют вид:

, (2.2)

где = критерий (число) Нуссельта;

- критерий (число) Грасгофа;

- критерий Прандтля,

- коэффициент теплопроводности среды, ;

- коэффициент объемного расширения среды, 1/К; для газов ;

- ускорение свободного падения, м/с²;

- кинематическая вязкость среды, м/с².

Различают местный и средний коэффициенты теплоотдачи. Местный коэффициент теплоотдачи ( ) – это коэффициент теплоотдачи на малом участке поверхности, на котором измеряют температуру этой поверхности . Для этого участка

, (2.3)

где - плотность теплового потока, Вт/м².

Средний по поверхности коэффициент теплоотдачи определяют из формулы:

. (2.4)

Для практических расчётов часто используют выражение

, (2.5)

где определяют расчётным путем, а величину по формуле

,

где , - местные температурные напоры в начале и в конце участка осреднения.

Определение производят по критериальным уравнениям вида (2.2), которые выбирают из справочников в зависимости от формы теплоотдающей поверхности и её ориентации в пространстве.

В данной работе можно использовать формулу для вертикальных поверхностей труб при свободно-конвективном движении воздуха

. (2.6)

Эту формулу используют при , что соответствует ламинарному режиму.