Теоретические основы. Обычно тепловой поток при конвективном теплообмене определяют по закону Ньютона:

Обычно тепловой поток при конвективном теплообмене определяют по закону Ньютона:

(3.2.9)

(3.2.10)

где, a-коэффициент теплоотдачи, Вт/м²·К; t_ж, t_c- температура жидкости и стенки, около которой движется эта жидкость, ⁰С; F- поверхность передачи тепла, м².

Величину a определяют из критериальных уравнений полученных на основе теории подобия или теории размерностей. В частности для свободной конвекции можно пользоваться уравнением:

(3.2.11)

где Nu- критерий Нуссельта

, (3.2.12)

где l - определяющий геометрический размер (для трубы – диаметр, для пластины – длина и т.п.); Gr - коэффициент Грасгофа – критерий опредялющий действие свободной конвенции; λ_ж – коэффициент теплопроводности, Вт/м·К.

, (3.2.13)

где g_п - ускорение свободного падения, q_п=9,81 м/с²; b - термический коэффициент объемного расширения для газов

, (3.2.14)

Dt - температурный перепад между средой и поверхностью теплообмена;n_ж- кинематическая вязкость; Pr-критерий Прандтля

, (3.2.15)

где a- коэффициент температуропроводности; ρ – плотность, кг/м³;

, (3.2.16)

Значения С и m уравнения 3.2.11 приведены в табл. 3.2.1.

В условиях вынужденной конвекции, т.е когда теплоноситель движется за счет внешних сил критериальное уравнение для определения коэффициента теплоотдачи имеет вид:

(3.2.17)

При ламинарном движении жидкостей в трубах критериальное уравнение дополняется множителем Gr_ж^0,1, где Re – критерий Рейнольдса

, (3.2.18)

ω – линейная скорость жидкостей в трубе, м/с.

Значения коэффициентов С, n и m уравнения 3.2.17 приведены в табл. 3.2.2.

Таблица 3.2.1

Численные значения коэффициентов С и m для различных условий теплообмена при свободной конвекции

Таблица 3.2.2

Численные значения коэффициентов C, n, m для различных условий теплообмена при вынужденной конвекции