Вынужденная конвекция (ламинарный и турбулентный режим, критерий рейнольдса).

При движении реальных жидкостей возникают силы внутреннего трения. Взаимодействие этих сил с силами инерции приводит к тому, что движение реальной жидкости может происходить в двух принципиально различных режимах:

·ламинарный (слоистый)

·турбулентный (вихреобразный)

Ламинарным наз. такое движение, при котором слои газа перемещаются параллельно одна другой не пересекаясь. Характерной особенностью ламинарного режима явл. параболическое распределение скоростей по сечению потока. При этом все характеристики потока (скорость, давление, температура и т.д.) представляет собой плавно изменяющиеся гладкие функции координат и времени (при нестационарном движении).

При турбулентном режиме в потоке возникают множество вихрей, что приводит к интенсивному перемешиванию газа. Частицы жидкости движутся по сложным ломаным, многократно пересекающимся ломаным, а все характеристики потока представляют собой пульсирующим, скачкообразном и хаотичные функции координаты времени. При турбулентном режиме происходят процессы поперечного переноса не только за счёт молекулярного механизма, но также за счёт макроскопического перемешивания. Распределение скоростей при этом режиме более равномерно, чем при ламинарном и имеет вид усечённой параболы.

Пределы ламинарного и турбулентного движения были установлены Рейнольдцем:

– площадь сечения канала

– периметр сечения

Re > 2300 – турбулентный режим

Re > 2300 – ламинарный режим

Передача теплоты в турбулентном режиме осуществляется в результате интенсивного перемешивания. Передача теплоты в пределах пограничного ламинарного слоя происходит только теплопроводностью, поэтому для большинства теплоносителей интенсивность теплоотдачи в основном определяется термическим сопротивлением пограничного слоя. Величина, которого значительно превышает тепловое сопротивление потока. При увеличении скорости движения среды толщина пограничного слоя уменьшается, что и вызывает увеличение коэфф. теплоотдачи ɑ.