Загальні відомості про конвективний теплообмін
КОНВЕКТИВНИЙ ТЕПЛООБМІН ЯК ФЕНОМЕН
Процес теплообміну, пов,язаний з переносом, тобто рухом, тепловіддаючого середовища, називається конвективний.
Конвекція можлива в таких об,єктах, як газ, рідина і сипучий матеріал.
Надалі будемо розглядати конвективний рух рідини або газу, причому їх поведінка підкоряється єдиним законам теплопереносу. Будемо називати їх теплоносії.
Відрізняють вільний та вимушений рух теплоносія. Вільний рух теплоносія може бути зумовлений різницею густини неоднаково нагрітих частин об,єкта або різних концентрацій його частин.
Вимушений рух носія визивається дією сторонніх сил, наприклад, роботою вентилятора, компресора, насоса та ін. Вимушений рух нерідко діє разом з вільним. Наприклад, при роботі димової труби викид димових газів у атмосферу може відбуватися за рахунок різниці густини газів або сумісно з впливом димососа.
Основний закон конвективного теплообміну – закон Ньютона, згідно з яким кількість теплоти, яка передається між теплоносієм та поверхнею становить
, кДж, ( 2.1 )
де
- коефіцієнт тепловіддачі;
, м2- площа теплообмінної поверхні;
, с – час;
- температура середовища (теплоносія), яке оточує поверхню;
- температура поверхні.
Основне завдання при вивченні конвективного теплообміну полягає у визначенні коефіцієнта тепловіддачі, який представляє собою кількість теплоти, яка передається шляхом конвекції між поверхнею та теплоносієм через одиницю площі, за одиницю часу при різниці температури 1 градус між теплообмінними об,єктами (поверхнею та носієм). Ця різниця визначається як температурний напір і становить
, К. ( 2.2)
Коефіцієнт тепловіддачі чисельно залежить від багатьох факторів, зокрема, таких як форма тіла та її розміри, температура та стан поверхні, температура носія та його фізичні властивості та ряд інших факторів.
Маючи на увазі те, що коефіцієнт тепловіддачі є функцією багатьох змінних, аналітичне вивчення проблеми конвективного теплообміну представляє собою украй складну задачу, яку можливо розв’язати тільки у найпростіших випадках. У зв’язку з цим, основний метод вивчення конвективного теплообміну є експериментальний. Надалі розглянемо обидва ці підходи.