Основные положения. Конвекция возможна только в текучей среде, в которой перенос теплоты связан с переносом самой среды

Конвекция возможна только в текучей среде, в которой перенос теплоты связан с переносом самой среды. Конвективный теплообмен – это совместный перенос теплоты за счёт теплопроводности и конвекции.

Конвекция – это перенос теплоты при перемещении жидкости или газа в пространстве с одной температурой в пространство с другой температурой.

Если в единицу времени через единицу контрольной поверхности перпендикулярно к ней проходит масса жидкости,

, ,

где w – скорость жидкости, м/с;

r – плотность жидкости, кг/м³,

то с ней переносится плотность теплового потока конвекцией.

, ,

где h – удельная энтальпия жидкости, .

Конвекция теплоты сопровождается теплопроводностью, так как при движении жидкости или газа происходит соприкосновение отдельных частиц, имеющих различные температуры. Поэтому конвективный теплообмен описывается уравнением:

(11.1)

уравнение конвективного теплообмена.

Основное уравнением конвективного теплообмена – это уравнение теплоотдачи Ньютона-Рихмана.

, (11.2)

, .

a – количество теплоты, воспринимаемое единицей поверхности в единицу времени при разности температур равной 1 градусу.

Средний коэффициент теплоотдачи:

.

(локальное значение коэффициента теплоотдачи)

Экспериментально установлено, что коэффициент теплоотдачи a зависит от вида теплообмена и теплофизических свойств теплоносителя. В общем случае:

. (11.3)

Все реальные жидкости и газы обладают вязкостью между слоями, движущимися с различными скоростями. Между этими слоями возникает сила внутреннего трения, которая противодействует движению (направлена в сторону, противоположную движению). Согласно закону Ньютона, эта касательная сила (S или t), отнесенная к единице поверхности, действует в плоскости, ориентированной по течению прямо пропорционально изменению скорости в направлении к нормали к этой плоскости:

, (11.4)

где m – коэффициент пропорциональности – динамический коэффициент вязкости, Па× с;

n – направление, перпендикулярное направлению движения.