Конвективная теплоотдача. Уравнение теплоотдачи Коэффициент теплоотдачи

Радиационно-конвективный теплообмен весьма сложен в физическом отношении и описывается довольно сложной системой уравнений. Эти два обстоятельства затрудняют как аналитические, так и экспериментальные исследования сложного теплообмена, в связи с чем задача его инженерного расчета еще далека от своего решения. Для практических расчетов обычно используют принцип независимости конвективного и лучистого потоков, что оказывается достаточно верным, если один из них значительно меньше другого. Так, для учета теплоотдачи излучением к коэффициенту теплоотдачи конвекцией, подсчитанному обычным образом, т. е. без учета влияния радиационного теплообмена на профили скорости и температуры, рекомендуется прибавлять условный коэффициент теплоотдачи излучением Пл, поэтому суммарный коэффициент теплоотдачи равен а = ак4-ал-Для сложных процессов теплообмена используют ряд чисел подобия, в частности числа Больцмана — Во и Кирпичева — К1, имеющие вид [c.420]

Основным неизвестным в этом уравнении является коэффициент теплоотдачи а . в котором сконцентрирована вся сложность расчета конвективного теплообмена. Как уже отмечалось, Ок зависит от очень многих факторов, что не позволяет дать общую формулу для его определения. Поэтому все расчеты конвективного теплообмена сводятся к нахождению величины [c.71]

Решение этого уравнения определит распределение температур в потоке жидкости, а тем самым и количество теплоты, передаваемой от горячих твердых стенок к жидкости или, наоборот, от жидкости к холодным стенкам. Так как температура жидкости оказывается зависящей от скорости течения, то от скорости будет зависеть и величина теплового потока, а следовательно, и коэффициент теплоотдачи. Таким образом, интенсивность конвективного теплообмена определяется как величиной теплопроводности жидкости, так и условиями ее течения. [c.439]

Получение уравнения (2.26) приводит исходную зависимость (2.25) коэффициента теплоотдачи от размерных переменных конвективного теплообмена к зависимости между критериями подобия. Число независимых переменных снижено с 6 до 2. Этим обеспечена возможность экспериментального изучения конвективного теплообмена, так как число необходимых опытов значительно снижается. В уменьщении числа переменных исходной функциональной зави- [c.110]

Диффузионно-тепловая аналогия (ДТА) используется для изучения процессов конвективного теплообмена. В основе ДТА лежит формальное сходство уравнений, описывающих процесс конвективного Теплообмена при течении жидкости с постоянными свойствами, и уравнений, описывающих конвективный перенос примеси в движущейся жидкости. При этом процесс конвективного теплообмена заменяется процессом конвективной диффузии. На основании измерений профиля концентрации на модели при соблюдении правил моделирования поле температур в движущейся жидкости можно получить посредством простого пересчета. Коэффициент теплоотдачи может быть найден пересчетом измеренного на модели коэффициента массоотдачи. [c.92]

Средний коэффициент конвективной теплоотдачи от поверхности опытной трубы к воздуху рассчитывают по уравнению [c.148]

Процессы конвективного теплообмена весьма часто встречаются в технике, как составная часть они входят также в природные процессы, происходящие в результате воздействия технических устройств на окружающую среду. Поэтому задача определения коэффициента теплоотдачи очень важна. Особенности движения вязкой жидкости в непосредственной близости от стенки позволяют установить связь коэффициента теплоотдачи с температурным полем в жидкости, которое, как было по казано в гл. 12, может быть найдено в результате решения уравнения энергии и уравнений гидромеханики. [c.316]

ТОЙ поверхности путем излучения практически всегда сопровождается конвективным теплообменом с окружающей средой. Обычно Сложным теплообменом называют одновременное действие конвективного и лучистого теплообмена. В этом случае в уравнении Ньютона — Рихмана (2,8) коэффициент теплоотдачи выражается суммой = где — коэффициент теплоотдачи конвекцией а., — коэффициент теплоотдачи излучением (радиационная составляющая коэффициента теплоотдачи). Величина определяется соотношением, аналогичным уравнению Ньютона - Рихмана [c.165]

Инженерное решение задач конвективного теплообмена чаще всего сводится к определению коэффициента теплоотдачи с помощью соответствующего уравнения подобия типа (2.43) и вычислению количества переданной теплоты по (2.134) или (2.135). [c.198]

Рассмотрим способы получения расчетных выражений для определения коэффициента теплоотдачи. Математическая формулировка задачи для явления теплоотдачи была рассмотрена в гл. 11. Решение системы дифференциальных уравнений конвективного теплообмена возможно при введении упрощающих предположений для некоторых случаев теплоотдачи. Задача аналитического определения коэффициента теплоотдачи значительно упрощается с использованием теории пограничного слоя. [c.198]

В ряде случаев система дифференциальных уравнении конвективного теплообмена решается численными методами с применением ЭВМ. Полученные численные значения коэффициентов теплоотдачи обобщаются на основе теории подобия в виде уравнений подобия. [c.199]

Решение системы дифференциальных уравнений конвективного теплообмена с соответствующими условиями однозначности позволяет получить ПОЛЯ скоростей, температур и давлений в жидкости. Для расчета коэффициента теплоотдачи а необходимо составить еще одно 86 [c.86]

Таким образом, коэффициент конвективной теплоотдачи можно определить из сравнения уравнений (12-5), (12- 6) и (12-7) [c.156]

Размерное уравнение (12-9) коэффициента конвективной теплоотдачи при вынужденном движении в трубах может быть, как будет показано ниже, приведено к безразмерному виду [c.159]

Сравнивая правые части уравнений (13-19) и (13-20), видим, что конвективный теплообмен и потеря давления в каналах при вынужденном движении зависят от критерия Re и от безразмерной длины канала. Чем больше скорость движения теплоносителя, тем выше коэффициент конвективной теплоотдачи, но одновременно увеличивается и потеря давления, а следовательно, расход энергии на перемещение теплоносителя. [c.171]

Вследствие того что наружные стенки термокамеры, как правило, соприкасаются с окружающим воздухом, здесь имеет место конвективный теплообмен при свободном движении воздуха вдоль стенок термокамеры. Коэффициент теплоотдачи а можно определить из уравнения [c.183]

Для расчета теплообмена в пористой среде необходимо записать вместо одного уравнения теплопроводности, как это имеет место в сплошном твердом материале, два уравнения переноса тепла для каждой фазы в отдельности (газа и твердой матрицы). Связь между ними осуществляется уравнением теплоотдачи с коэффициентом теплообмена av- Ограничимся рассмотрением квазистационарного течения газа в пористой матрице и учтем, что перенос тепла за счет молекулярной теплопроводности в процессе фильтрации газа через поры много меньше конвективного переноса. [c.100]

Значительное влияние оказывает величина ускорения на теплоотдачу за счет естественной конвекции (до возникновения и во время кипения). Результаты ряда экспериментов удовлетворительно согласуются с критериальными уравнениями [92], из которых следует пропорциональность коэффициента теплоотдачи величине Поскольку конвективная теплоотдача вносит определенный вклад в общий процесс передачи тепла к кипящей жидкости, то при сравнительно малых тепловых потоках с возрастанием ускорения происходит повышение коэффициента теплоотдачи при кипении. По мере увеличения теплового потока зависимость коэффициента теплоотдачи от ускорения становится более слабой и, начиная с [c.85]

Малые числа Струхаля соответствуют низкочастотным колебаниям. При Sh < 1 влияние нестационарных членов в уравнении движения мало по сравнению с конвективными. Поскольку А соТ = = S характеризует смещение частиц среды в волне, то условия Sh < 1 соответствуют условию s// o >1 (т. е. смещение частиц среды в волне намного больше, чем характерный размер тела). Рассмотрим ряд экспериментальных исследований по тепло- и массообмену на поверхности цилиндра в условиях колеблющихся потоков при наличии осредненной по времени ламинарной вынужденной конвекции. В этом случае, поскольку стационарное значение критерия Нуссельта зависит от чисел Re и Рг, эффективность процесса теплоотдачи удобно определять относительным коэффициентом теплоотдачи [c.120]

Система (1.1). .. (1.7) замыкается, если известны критериальные уравнения для а и , определенные экспериментально. Для нестационарного теплообмена в трубах в [24] было показано, что при постоянном расходе теплоносителя изменение во времени температуры стенки и теплового потока влияет на коэффициент теплоотдачи благодаря изменению структуры турбулентного потока и наложению на квазистационарный конвективный теплообмен нестационарной теплопроводности. [c.14]

Из уравнений (2-4-13J и (2-4-15) следует, что коэффициент теплоотдачи Оок зависит от интенсивности взаимосвязанных процессов тепломассообмена. В общем случае он зависит от формы и размеров поверхности конденсации, характера течения парогазовой смеси, состава смеси, давления и температуры ее, переносных свойств конденсата и др. По своему содержанию Оси является условной величиной, учитывающей комплексный процесс тепломассообмена в парогазовой смеси и конвективный теплообмен через пленку. [c.43]

К , /С"о — поправочные коэффициенты, учитывающие конвективную теплоотдачу в сечениях с температурами Т г и Т"т . Эти коэффициенты подсчитываются по уравнению [c.380]

Значение коэффициента конвективной теплоотдачи может быть подсчитано из критериального уравнения Михеева [Л. 71 ] [c.64]

Пленочная конденсация пара из движущейся смеси. Перенос тепла от движущейся парогазовой смеси к поверхности пленки конденсата осуществляется за счет конвективной теплоотдачи и массоотдачи (приток пара к поверхности пленки и его конденсация). На пути теплового потока возникает термическое сопротивление, связанное с переходом тепла от парогазовой смеси к поверхности конденсации, термическое сопротивление на границе раздела фаз / гр и термическое сопротивление пленки конденсата Rn.i. Эти термические сопротивления можно учесть, введя средний по поверхности приведенный коэффициент теплоотдачи, вычисляемый по уравнению [c.205]

Первый этап — конвективный теплообмен между жидкостью, имеющей постоянную температуру и стенкой с температурой T Tl- Условия этого теплообмена характеризуются коэффициентом теплоотдачи ai и определяются уравнением Ньютона (10.8) [c.132]

Третий этап — конвективный теплообмен между поверхностью стенки, имеющей температуру T j, и второй жидкостью с температурой Т . Условия теплообмена характеризуются коэффициентом теплоотдачи aj и определяются уравнением Ньютона (10.8) [c.133]

Рассчитывают коэффициент теплоотдачи в . Расчет а базируется на экспериментальном исследовании процесса конвективного теплообмена и представлении результатов в виде критериальных уравнений. [c.100]

Рассчитывают линейную скорость движения воды, необходимую для обеспечения требуемого коэффициента теплоотдачи. Расчет основан на анализе конвективного теплообмена в движущейся среде. Результаты анализа представляют в виде критериальных уравнений. В данном случае используют уравнение для прямых гладких труб с учетом специфичности формы капала системы охлаждения. В кольцевом зазоре между анодом (наружный диаметр Das) и бачком (внутренний диаметр Do) эффективный диаметр [c.107]

Одним из эффективных методов составления исходных дифференциальных уравнений и решения соответствующих краевых задач теплопроводности и термоупругости для кусочно-однородных тел (многослойных, армированных, со сквозными и с несквозными включениями) в случае выполнения на поверхностях сопряжения их однородных элементов условий идеального термомеханического контакта, для многоступенчатых тонкостенных элементов, локально нагреваемых путем конвективного теплообмена тел, тел е зависящими от температуры свойствами, с непрерывной неоднородностью является метод [52], основанный на применении обобщенных функций [7, 18,22, 50,87] и позволяющий получать единые решения для всей области их определения. В этих случаях физико-механические характеристики и их комбинации кусочно-однородных тел, толщина (диаметр) многоступенчатых оболочек, пластин, стержней, коэффициент теплоотдачи с поверхности тела могут быть описаны для всего тела (поверхности) как единого целого с помощью единичных, характеристических функций, а физико-механические характеристики тел с непрерывной неоднородностью с зависящими от температуры физико-механическими характеристиками могут быть аппроксимированы с помощью единичных функций. В результате подстановки представленных таким образом характеристик в дифференциальные уравнения второго порядка теплопроводности и термоупругости неоднородных тел, дифференциальные уравнения оболочек, пластин, стержней переменной толщины (диаметра), дифференциальные уравнения теплопроводности или условие теплообмена третьего рода с переменными коэффициентами теплоотдачи приходим к дифференциальным уравнениям или граничным условиям, содержащим коэффициентами ступенчатые функции, дельта-функцию Дирака и ее производную [52]. При получении дифференциальных ура,внений термоупругости для тел одномерной кусочно-однородной структуры наряду с вышеописанным методом эффективным является метод [67, 128], основанный на постановке обобщенной задачи сопряжения для соответствующих дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами. Здесь за исход- [c.7]

В задачах конвективного теплообмена искомой величиной является значение коэффициента теплоотдачи а, входящего в число Нуссельта, поэтому уравнение подобия обычно записывается относительно Ки [c.168]

Из критериальных зависимостей, устанавливаемых опытным путем, можно определять а и Др. Для конкретных процессов конвективного теплообмена критериальное уравнение можно упростить. Действительно, если определяется коэффициент теплоотдачи а между стенкой и газом определенной атомности, то критерий Прандтля, являющийся в этом случае постоянной величиной, исключается из уравнения (14. 16) и оно приобретает вид [c.300]

Трудность расчета по этой формуле обусловливается коэффициентом теплоотдачи а , представляющим сложную функцию большого числа переменных, определяющих процесс в целом важнейшие из них температурный напор и скорость движения среды. Установлено, что интенсивность теплоотдачи конвекцией пропорциональна скорости газа в степени от 0,5 до I- [44]. Наиболее надежным путем для определения коэффициента а является экспериментальный метод на базе моделирования и теории подобия характерных случаев передачи тепла конвекцией. Полученные экспериментальные данные в форме критериальных уравнений применимы для всех подобных случаев конвективного теплообмена [18 J [22] [44]. [c.114]

Пусть между цилиндрическими поверхностями длинного полого цилиндра и окружающей средой происходит нестационарный конвективный теплообмен. Температура среды и коэффициент теплоотдачи на внутренней цилиндрической поверхности (г = г ) равны и а1, а на наружной цилиндрической поверхности (г - г ) — 2 и аз- Температуры 1 и Оз предполагаются постоянными. Нестационарное плоское осесимметричное температурное поле такого цилиндра описывается уравнением [c.82]

Теплоотдача в ограниченное пространство. При расчете теплообмена между свободными поверхностями нагревательных плит или прессформ и внутренней поверхностью защитного кожуха пресса необходимо учитывать сложность процесса теплообмена в замкнутом пространстве. Для того чтобы не рассматривать коэффициенты теплоотдачи а и а . между поверхностями плит и кожуха и воздухом, заключенным между ними, вводят понятие эквивалентного коэффициента теплопроводности Ха среды в ограниченном пространстве. Это позволяет рассматривать процесс теплопередачи от поверхности, заключенной внутри объема, к ограничивающей объем внутренней поверхности кожуха, по формулам для теплового потока, протекающего через твердые тела. Согласно [17], процесс конвективного теплообмена в прослойках принято описывать критериальным уравнением [c.35]

Для решения основного уравнения конвективного теплообмена (5.1) необходимо определить коэффициент теплоотдачи а, который зависит от большого числа факторов (см. раздел 5.1). Для определения а можно составить систему дифуравнений, учитывающих тепловые и гидродинамические явления конвективного теплообмена при движении жидкости вдоль твердой поверхности. [c.44]

Описанный выше прием был использован для определения характеристик замороженного многокомпонентного пограничного слоя (напряжения, трения, плотности теплового и диффузионного потоков, концентрации компонентов) на границе раздела сред при наличии сильного вдува или отсоса в работах Э. А. Гершбейна. Показано, что в нулевом приближении эти характеристики с достаточной степенью точности могут быть получены из простых алгебраических уравнений. Установлено, что конвективный тепловой поток на поверхности твердого тела экспоненциально убывает с ростом массовой скорости уноса. В ряде случаев вычисленные эффективные коэффициенты диффузии изменяются с ростом массовой скорости уноса от оо до — оо. Этот факт свидетельствует о том, что эффективные коэффициенты диффузии являются вспомогательными коэффициентами, которые, аналогично коэффициенту теплоотдачи, в ряде случаев не имеют никакого физического смысла. [c.431]

В соответствии с проведенным анализом уравнение подобия для теплоотдачи при свободном движении имеет вид Ыи= (ОгРг). Это уравнение можно получить также, используя анализ размерностей. Основные положения конвективного теплообмена (см. гл. 14) позволяют заключить, что средний коэффициент теплоотдачи а при свободном движении жидкости вдоль вертикальной поверхности высотой I зависит от подъемной силы й РОс, вязкости р, теплопроводности К и величины рср — объемной теплоемкости, с которой связан 1сонвективный поток <7к =p pwt. Следовательно, имеем зависимость [c.396]

В задачах конвективного теплообмена Nu есть определяемая величина, безразмерный искомый коэффициент теплоотдачи - число Нус-сельта. В задачах нестационарной теплопроводности в твердом теле [уравнение (2.40) при w = О и граничных условиях (2.42)] аналогичный по форме комплекс а/Д является определяющим критерием Био Bi = otl/X. В отличие от числа Nu в критерии Био X — теплопроводность твердого тела, а значение а входит в условия однозначности. Критерий Био характеризует отношение термического сопротивления стенки 1/к к термическому сопротивлению теплоотдачи на поверхности (1/а), причем оба сопротивления заданы по условию задачи. [c.126]

Помимо безразмерной температуры 9 и координаты по нормали к поверхности п, уравнение (2.42) содержит безразмерный комплекс аНХ, составленный из разнородных физических величин, характеризующих явление теплоотдачи. Согласно свойству подобных физических явлений этот комплекс должен быть одинаковым для подобных систем. Такие комплексы носят название чисел подобия. Полученный комплекс Nu = аИк называется числом Нуссель-та, представляет собой безразмерный коэффициент теплоотдачи и является определяемым числом в задачах конвективного теплообмена. [c.160]

Аналитическое решение для расчета местного коэффициента теплоотдачи при ламинарном течение пленки, полученное В. Нуссельтсм в 1916 г. на основе решения системы дифференциальных уравнений конвективного переноса теплоты, имеет вид [c.102]

В нашей работе [1] цоказано, что в любой теплообменной характеристике можно выделить часть, изменение которой зависит только от изменения физпараметров вещества, и в данном случае оперировать с этой частью, как с любым другим теплофизическим свойством. Так, например, коэффициент теплоотдачи а при конвективном теплообмене в жидкостях можно вычислить из известного критериального уравнения Крауссольда [c.100]

Теплообмен при кипении жидкости в большом объеме широко исследован с различных точек зрения. Интенсивно исследована теплопередача к кипящей жидкости, омывающей обогреваемую стенку канала. Однако более поздние исследования были посвящены весьма ограниченной области существования поверхностного кипения при наличии вынужденной конвекции или для потоков с очень небольшим паросодержанием [1—31. Поэтому из рассмотрения ранних статей следует, что расчетные соотношения основываются на некоторых физических соображениях, касающихся роста пузыря. Вообще эти соотношения получены на основании выражений, справедливых в условиях кипения жидкости в большом объеме. Проведенные недавно исследования для потоков с высоким паросодержанием показывают, что при высоком паросодержании влияние конвекции на теплообмен нельзя не принимать во внимание и что возможно даже подавление пузырькового кипения, на что указывал Денглер. Для этих условий было предложено несколько расчетных соотношений [4—7]. Эти соотношения основаны на гипотезе о том, что количество тепла, передаваемое конвекцией, превышает количество тепла, передаваемое любыми другими путями, когда паросодержание достигает вполне определенной величины. Конвективный теплообмен описывается уравнением, по виду напоминающим соотношение Нуссельта. Коэффициент теплоотдачи дается выражением [c.253]

При значительно более высокой темтературе излучателей (что обычно имеет место) по сравнению с изменением температуры прогреваемого образца можно принять, что в процессе прогрева Ерезг не изменяется. Это позволяет етосле дифференцирования уравнения (5) получить выражение для определения коэффициента конвективной теплоотдачи [c.576]

Коэффициент теплоотдачи зависит от градиента температуры в пограничном слое. Для его определения необходимо знать температурное поле в потоке и распределение скоростей движения элементарных объемов жидкости по направлениям. Эти характеристики определяются энергетическими условиями в движущейся среде, уравнениями аэрогидродинамики сплошных сред и уравнениями непрерывности, или сплошности. Для простоты изложения ограничиваются соотношениями, которые справедливы только для капельной жидкости. При небольших давлениях и умеренных (дозвуковых) скоростях они могут быть использованы для описания ороцессов. протекающих при конвективном охлаждении потоком газа. [c.37]

Коэффициент теплоотдачи конвекцией. Коэффициент теплоотдачи конвекцией в поверхностях нагрева котла изменяется в широких пределах в зависимости от скорости и температуры потока, определяющего линейного размера и расположения труб в пучке, вида поверхности (гладкая или ребристая) и характера ее омывания (продольное, поперечное), физических свойств омывающей среды, а в отдельных случаях — от температуры стенки. Стационарный процесс конвективного теплооб.мена при постоянных физических параметрах теплообмениваю-щихся сред описывается системой дифференциальных уравнений сохранения энергии, сохранения количества движения и сохранения массы потока. В конкретных условиях к этим уравнениям присоединяют условия однозначности значения физических констант, поля скоростей н те. шератур, конструктивные параметры и пр. Решение этих уравнений затруднительно, и поэтому в инженерных расчетах используются критериальные зависимости, полученные на основе теории подобия и экспериментальных данных. Результаты исследования обработаны в виде степенных зависимостей Ни=/(КеРг), где Ми, Ке и Рг — соответствен-ко числа Нуссельта, Рейнольдса и Прандтля. [c.204]

Исследовать опытным путем влияние каждого из этих факторов на значение коэффициента теплоотдачи а не представляется возможным, так как изменение одного из них неизбежно повлечет за собой изменение других. Нанример, если изменить температуру среды, неизбежно изменятся ее плотность, вязкость, теплопроводность, при этом может также измениться режим движения жидкости. В силу этого полученное опытным путем значение коэффициента теплоотдачи а было бы справедливо только в тех условиях, в которых был проведен опыт. Для теоретического исследования зависимости коэффициента теплоотдачи от упомянутых выше факторов для каждого явления пришлось бы решать систему дифференциальных уравнений конвективного теплообмена (дифференциальные уравнения движения, энергии, сплошности, теплообмена) совместно с условиями однозначности. Однако решение такой системы дифференциальных уравнений связано с мател1атическими трудностял1и. [c.235]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...