Тема 10. Конвективный теплообмен. Уравнение Ньютона - Рихмана.

Под конвекцией тепла понимают процесс передачи его из одной части пространства в другую перемещающимися макроскопическими объе­мами жидкости или газа, В зависимости от причины, вызывающей дви­жение, конвекция может быть свободной (естественной) или вынужден­ной, происходящей за счет действия внешних сил. Естественное или свободное движение жидкости или газа, а, следовательно, и конвекция: теп­ла вызываются разностью удельных весов неравномерно, нагретой среды; принудительное движение осуществляется нагнетателями (насосами, вен­тиляторами, компрессорами и др.).

Из определения конвекции следует, что количество передаваемого конвекцией в единицу времени тепла прямо связано со скоростью, дви­жения среды. Тепло передается главным образом в результате происходящих потоков жидкости или газа (макрообъемов), но отчасти тепло распространяется и в результате обмена энергией между частицами, т.е., теплопроводностью. Таким образом, конвекция всегда сопровождается теплопроводностью (кондукцией), и, следовательно, теплопроводность является неотъемлемой частью конвекции. Совместный процесс конвекции тепла и теплопроводности называют конвективным теплообменом. Конвективный теплообмен между потоком теплоносителя и поверхностью называют конвективной теплоотдачей или теплоотдачей соприкосновени­ем и описывают формулой Ньютона — Рихмана

q = , вт/м^{2 (29 )}

где q— удельный поток тепла;

—коэффициент конвективной теплоотдачи, вт/(м²· град);

Δ t — средняя разность температур между греющей средой и нагре­ваемой поверхностью (температурный напор), град.

Величину, обратную коэффициенту теплоотдачи 1/α, называют тер­мическим сопротивлением. Коэффициент конвективной теплоотдачи зависит от многих факторов и на практике значение его составляет от 2 (от свободно движущегося воздуха к плоскости) до 5000 вт/(м^г-град) и более (от вынужденно движущейся воды в трубах к их поверхности). Оно зависит от скорости потока и характера движения, от формы и раз­мера обтекаемого тела, от свойств и состояния среды.

Контрольные вопросы:

1. Характерная особенность конвективного теплообмена.

2. Как называется совместный процесс конвекции и теплопроводности?

3. Физический смысл коэффициента конвективной теплоотдачи.

4. Термическое сопротивление.

5. Приведите формулу для определения термического сопротивления.

6. Приведите формулу Ньютона - Рихмана.

7. Какие встречаются виды движения жидкости и их различие?