- •Раздел 11
- •Раздел двенадцатый циклы паросиловых установок
- •Регенеративный цикл
- •Цикл с промежуточным перегревом пара
- •Часть вторая
- •Теплопередача
- •Раздел тринадцатый
- •Теплопроводность
- •Iiлоская стенка
- •Цилиндрическая стенка
- •Тепловая изоляция
- •Оребрение
- •Раздел четырнадцатый конвективный теплообмен
- •Вынужденный поток
- •Теплоотдача при кипении
- •Теплоотдача при конденсации
- •Раздел пятнадцатый тепловое излучение
- •Излучение газов
- •Раздел шестнадцатый теплообменные аппараты
Раздел четырнадцатый конвективный теплообмен
Количество тепла Q, переданное в течение часа за счет переноса тепла конвекцией, определяется по формуле
где qккал/м2час - удельный поток тепла (тепловая нагрузка);Fм2- поверхность, через которую передается тепло;tпот- средняя температура потока жидкости, омывающего поверхность;
tст— средняя температура поверхности; ккал/м2час град — коэффициент теплоотдачи.
Коэффициент теплоотдачи является сложной функцией большого числа переменных и в весьма большой степени зависит от характера омывания потоком жидкости (газа) тепловоспринимающей (или теплоотдающей) поверхности тела.
Различают следующие основные случаи движения теплоносителя: вынужденное движение и свободное движение (естественная конвекция).
Теплообмен в вынужденном потоке, в свою очередь, делится на две так называемые задачи: внутренняя задача (жидкость движется внутри канала той или иной формы) и внешняя задача (жидкость извне омывает поверхность твердого тела).
В том случае, когда в процессе теплообмена теплоноситель не меняет своего агрегатного состояния (кипение, конденсация), уравнение конвективного теплообмена в критериальной форме записывается в следующем общем виде:
Pr=- критерий Прандтля;
Gr=β∆t—критерий Грасгофа;
— симплекс, характеризующий некоторые геометрические особенности системы;
αккал/м2час град -коэффициент теплоотдачи (обычно искомая величина);
lиl0- линейные определяющие размеры (например, диаметр трубы и ее длина и т. п.);
λккал/м час град — коэффициент теплопроводности теплоносителя;
wм/сек средняя скорость теплоносителя;
vм2/сек — кинематический коэффициент вязкости;
μкг сек/м2—— динамический коэффициент вязкости;
р кг сек2/м4— плотность теплоносителя;
а = м2/сек -— коэффициент температуропроводности теплоносителя;
β1/град - коэффициент объемного расширения теплоносителя;
∆t0С — температурный напор;
кг/м3- удельный вес теплоносителя;
срккал/кг град - истинная изобарная теплоемкость теплоносителя;
gм/сек2— ускорение силы тяжести.
Такие физические величины, как р, ,μ,v,λи т. д., зависят от температуры. Поэтому во всех критериальных уравнениях отмечается, при какой так называемой о п р е д е л я ю щ е й
т е м п е р а т у р е следует брать (обычно из таблиц) значения указанных физических констант. За определяющую температуру обычно принимается: температура потока tпот(индекс «пот»), температура поверхностиt(индекс «ст») или иногда средняя температура пограничного слояtm=(индекс «m»).
Температура потока tпотопределяется по формуле
Считая, что tст= соnst,
Знак плюс берется в случае охлаждения потока и знак минус —
при его нагревании. Если <1,5, то с допустимой погрешностью
tпот= 0,5 (),
где и— соответственно температура теплоносителя во входном и выходном сечении потока. Температурыирассматриваются как усредненные по сечению потока.
В случае внутренней задачи за определяющий линейный размер принимается эквивалентный диаметр
dэкв=м,
где fм2— площадь поперечного сечения канала, аuм — периметр сечения, по которому происходит передача тепла. Для круглых труб
dэкв=dвн
По приводимым ниже формулам вычисляется критерий Нуссельта. По известному значению Nuопределяется коэффициент теплоотдачи
α=Nuккал/м2град.