Факторы влияющие на конвективный теплообмен.

Основными факторами влияющими на процесс теплоотдачи:

1)Природа возникновения движения жидкости вдоль поверхности стенки.

Силы, действующие на жидкость разделяются на массовые и поверхностные.

*Массовые силы- это такие силы, к-рые приложены ко всем частицам жидкости и обусловлены внешними силовыми полями.

*Поверхностные силы- это силы, к-рые приложены к поверхности объема жидкости, возникают при действии на этот объем окружающей жидкости или твердых тел (например, внешнее давление), может быть создано с помощью насосов, компрессоров.

В зависимости от природы возникновения движения различают:

-свободную конвекцию

-вынужденную конвекцию

*Свободной конвекцией наз.движение жидкости, вызванная неоднородным распределением массовых сил, к-рая обусловлена разностью плотности нагретых и холодных слоев. Нагретые слои жидкости движутся вверх, охлаждающие слои вниз. Свободная конвекция никогда не может осуществляться без теплообмена.

*Вынужденная конвекция-это движение жидкости, вызванная действием внешних поверхностных сил, может не сопровождаться теплообменом, в этом случае происходит конвективный перенос масс. Вынужденная конвекция может сопровождаться свободной конвекцией.

2) Режим течения жидкости

Участок I - Структура течения характеризуется слоистой структурой течения, каждая частица движется по своей траектории, повторяя очертание каналов. Перетекания между слоями отсутствуют,, течение называется ламинарным.

Участок II - При переносе больше Re> 2100 в потоке возникает поперечная неустойчивость, появляются локальные пульсации скорости частичное перемешивание соседних слоев потока. Режим называется турбулентный (переходный).

Участок III - При Re> 4000, ядро потока активно перемешивается, локальные скорости могут иметь любое значение и любой знак; поток в целом перемещается со скоростью. Режим называется развитая турбулентность.

Различают 2вида течения жидкости: ламинарный и турбулентный течения.

*Ламинарным наз.такое течение жидкости при к-ром отдельные струи перемещаются параллельно друг другу и стенкам канала. При таком режиме перенос тепла происходит только теплопроводностью, так как коэф.теплопроводности невелик, теплоотдача в этом слое мала.

* Турбулентным наз.такое движение при к-ром отдельные частицы жидкости перемещаются беспорядочно, т.е. перемешиваются как вдоль так и поперек канала, однако на границе жидкости и стенки сохраняется струйное ламинарное движение.

*Участок, где сохраняется ламинарное движение наз. вязким подслоем, толщина такого слоя самая маленькая.

В турбулентном ядре перенос тепла осуществляется конвекцией, но при перемешивании неизбежны столкновения частиц, обладающих различной энергией, поэтому перенос тепла происходит и теплопроводностью.

Коэф.теплоотдачи с ростом величины пограничного слоя при ламинарном режиме уменьшается. В переходной зоне степень турбулизации нарастает, толщина ламинарного слоя уменьшается, коэф.теплоотдачи увеличивается.

При турбулентном режиме средняя толщина ламинарного подслоя неизменяется, поэтому коэф.теплоотдачи имеет постоянное значение.

3) Физические свойства жидкости и газов

Т.е. теплоотдача зависит от скорости и t-ры, а формирование и распределение скоростей и t-р определяет теплофизические свойства жидкости (вязкость, коэф. теплопроводности, теплоемкость, плотность)

4) Форма, размер, положение в пространстве и состояние поверхности теплообмена.

Форма поверхности может быть: плита, одиночная труба или пучок труб.

Положение в пространстве: вертикальное или горизонтальное, коридорное или шахматное расположение труб в пучке.