![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Загальні поняття
Конвективним називається теплообмін між поверхнею і теплоносієм (рідиною або газом), що омиває цю поверхню. Для з’ясування фізичної суті процесу теплообміну скористаємося експериментальними дослідженнями. Зокрема розглянемо теплообмін між потоком теплоносія і плоскою поверхнею пластини.
Рис.1. Виникнення пограничного шару при обтіканні тонкої пластини.
Будемо вважати температуру поверхні постійною як по довжині так і в часі. Температура в набігаючому потоці також постійна. Безпосередньо біля поверхні рідини швидкість потоку рівна нулю. На значному віддаленні від поверхні швидкість незбуреного теплоносія На початку пластини товщина пограничного шару дуже мала, перемішування рідини в ньому відсутнє. Такий рух рідини називають ламінарним. Передача теплоти в ламінарному шарі рідини відбувається шляхом теплопровідності. Такий рух рідини спостерігається або на невеликих швидкостях або до досягнення відстані Наступний режим руху рідини називають перехідним. При збільшенні довжини пластини або швидкості потоку товщина ламінарного шару настільки збільшується, що він стає нестійкий. Тобто, в ньому починають утворюватися збурення. При цьому загальна товщина пограничного шару продовжує збільшуватися, а товщина ламінарного прошарку – зменшуватися. За рахунок перемішування рідини відбувається поступова інтенсифікація теплообміну. При подальшому рухові рідини вздовж пластини товщина пограничного шару залишається незмінною. Спостерігається інтенсивне поперечне перемішування рідини і відбувається вирівнювання швидкостей всередині турболізованого шару рідини. Характерним є те, що ламінарний прошарок рідини біля поверхні пластини хоч і стає тоншим, але продовжує залишатися. Отже, можна говорити про два шляхи передачі теплоти: шляхом теплопровідності в ламінарному прошарку та шляхом перемішування в турбулентному пограничному шарі. Збільшення швидкості потока призводить до зменшення ламінарного прошарку та до інтенсифікації процесів теплообміну. Процес тепловіддачі виражається рівнянням Ньютона: кількість теплоти, що передається від теплообмінної поверхні до навколишнього середовища (або навпаки) прямо пропорційна площі поверхні теплообміну, різниці температур поверхні та середовища і часу, протягом якого діє теплообмін, Дж
де Фізичний зміст коефіцієнта тепловіддачі полягає в тому, що він показує яка кількість тепла передається 1м2 поверхні за 1 сек при різниці температур в 1ОС. Для різних способів підводу тепла і для різних теплоносіїв α може змінюватися в дуже широких межах 0÷ 10000 Вт/м2ОС. Головними факторами впливу є: фізичні властивості рідини, що омиває поверхню (густина, в’язкість, теплоємність, теплопровідність), форми, розмірів та розташування у просторі поверхні, природи виникнення руху середовища, швидкості руху. Як правило коефіцієнт тепловіддачі визначають експериментальним шляхом на невеликих лабораторних моделях, оскільки визначати його на реальних теплообмінних апаратах набагато складніше. Відмінність у розмірах та умовах теплообміну можна врахувати лише користуючись теорією подібності.
|