Конвективний теплообмін

Явище конвективного переносу теплоти спостерігається лише у рідинах і газах, коли теплота переноситься разом з масою рухомого середовища. Розрізняють вимушену конвекцію, коли збудником руху є насос, компресор, вільну—що відбувається за рахунок руху підігрітого середовища вгору.

В інженерній практиці широко застосовують явище тепловіддачі, тобто конвективний обмін між рухомим середовищем і нерухомою стінкою. Тепловіддача конвекцією описується в загальному випадку рівнянням Ньютона-Ріхмана:

,

де - кількість теплоти, що передається теплопровідністю, Дж;

- коефіцієнт тепловіддачі конвекцією Вт/(м²·К);

- середній температурний напір між нерухомою стінкою і середовищем, К;

- площа поверхні теплообміну, м²;

- час, с.

Для випадку стаціонарної тепловіддачі попереднє рівняння матиме вигляд

,

- тепловий потік, Вт;

- складна величина, на значення якої впливають найменші зміни наступних факторів: вимушена або вільна конвекція; фізичні властивості тіла і середовища; геометричні форми нерухомої стінки; напрямок руху середовища (кут атаки).

Враховують три режими руху середовища у середині каналу змінної форми або вздовж нерухомої стінки: турбулентний—коли є інтенсивне переміщення сусідніх шарів середовища; ламінарний—коли сусідні шари рухомого середовища не перемішуються; перехідний—режим, коли мають місце елементи ламінарного і турбулентного режимів.