Сложный теплообмен. Деление на виды теплообмена условно
Деление на виды теплообмена условно. Оно удобно для выполнения расчетов. В природе несколько видов теплообмена существуют одновременно. Часто теплообмен между твердой поверхностью и газообразной или жидкой средой осуществляется за счет конвективного и лучистого теплообмена, и такой случай теплообмена называется сложным.
При сложном теплообмене справедливо следующее представление плотности суммарного теплового потока q, как суммы тепловых потоков, передаваемых конвекцией qк и тепловым излучением qл:
, Вт/м2.
Интенсивность теплового потока в этом случае принято характеризовать суммарным коэффициентом теплоотдачи , который состоит из конвективной и лучистой составляющей:
.
Тепловой поток, передаваемый конвекцией qк, пропорционален разности температур между температурой твердой стенки tст и температурой греющей или нагреваемой жидкости tж и определяется с использованием закона Ньютона-Рихмана по формуле, Вт/м2:
.
Конвективный коэффициент теплоотдачи зависит от многих параметров и может быть определен из числа подобия Нуссельта
.
Число подобия Нуссельта характеризует интенсивность теплообмена на поверхности и зависит от режима движения. Например, для естественной конвекции определяющими будут числа Грасгофа и Прандтля
,
а для вынужденной конвекции определяющими будут числа Рейнольдса и Прандтля
.
Тепловой поток, передаваемый за счет теплового излучения qл, может быть рассчитан с использованием закона Стефана-Больцмана
,
а лучистый коэффициент теплоотдачи между стенкой и жидкостью при заданных температурах определяется соотношениями
,
или
.
Следовательно, тепловой поток, передаваемый за счет теплового излучения qл, с учетом лучистого коэффициента теплоотдачи может быть рассчитан по формуле
.
При сложном теплообмене вклад конвективной и лучистой составляющей может существенно отличаться. Например, при теплоотдаче от нагревательных приборов в системах отопления помещений тепловые потоки, передаваемые за счет конвекции и теплового излучения сопоставимы, т.е.
.
При нагреве металла в промышленных печах, где греющие газы имеют температуру около 1000 С, значительно преобладает теплообмен излучением, т.е.
.
В капельных жидкостях, таких как вода или масло, нагрев или охлаждение осуществляется только за счет конвективного теплообмена.
Дата добавления: 2015-09-11; просмотров: 799;