Konvekcinis šilumos perdavimo koeficientas. Konvekcinis šilumos mainai

Konkurso šilumos mainų tipai. Konvekcinės šilumos mainų lygtis ir koeficientas (šilumos perdavimas)

Yra dviejų tipų konvekcinės šilumos mainai pagal skirtingą pajėgų pobūdį sukelia judėjimą (konvekciją) skysčio.

Skysčio judėjimas, kurį sukelia slėgio sumažėjimas (slėgis), sukurtas bet kokiu išoriniu judesiu (siurblys, ventiliatorius ir kt.) priverstinė konvekcija.

Skysčio tūryje su nehomogenine temperatūros lauke ir, todėl su nehomogeniniais tankio lauku (su didėjančia temperatūra, tankis mažėja) kėlimo (archimedėja) jėga kyla - didesnis skystis pakyla aukštyn. Toks judėjimas vadinamas natūrali konvekcijaŠiuo atveju gravitacinė natūrali konvekcija. Natūrali konvekcija taip pat yra įmanoma pagal kitas masines jėgas, pvz., Išcentrinį ir kt. Tačiau praktikoje pageidautina, praktiškai, gravitacinė konvekcija pagal Archimedo pajėgų veiksmus yra pageidautina.

Taigi konvekcinis šilumos perdavimas suskirstytas į šilumos mainus pagal priverstinę konvekciją ir šilumos mainus su natūralia konvekcija.

Į šilumos perdavimo jėgos sąlygas, sukeldamas gravitacinę natūralią konvekciją, visada yra. Rūšiai yra įmanoma, kai priverstinio ir natūralaus konvekcijos indėlis į šilumos perdavimą bus proporcingas. Šiuo atveju šilumos mainai įvyksta mišrios konvekcijos metu.

Fig. 13,2 ir 13.3. Aptariami dviejų būdų schemos. Fig. 13.2 rodo proceso schemą, kai teka aplink paviršius su temperatūra t C. Priverstinis srautas su temperatūra / f\u003e / s ir greičiu

Fig. 13.2.

Fig. 13.3.

w. Kadangi sienos temperatūra yra mažesnė, terminis srautas q N. Nukreipta į sieną. Fig. 13.3 rodo vertikalią sieną su temperatūra t c\u003e t g. Atstumu nuo vidutinio stacionaro sienos.

Skysti sluoksniai šalia sienos šildomi ir atsiranda atsirandančių artėjimo archimedų. Šilumos srautas q N. Nukreipta nuo sienos iki mažesnės temperatūros skysčio. Jei sienos temperatūra yra mažesnė už skysčio temperatūrą ( t C.

Apskaičiuoti konvekcinio šilumos mainų šilumos srautą, buvo pasiūlyta pakankamai paprasta formulė, vadinama konvekcinės šilumos mainų ar šilumos perdavimo lygtis :

kur t C. ir? F - atitinkamai sienos paviršiaus ir skysčio temperatūra.

Daroma prielaida, kad šiluminis kulnų šilumos perdavimo srautas yra proporcingas sienos ir skysčio paviršiaus temperatūros skirtumui (temperatūros prielaida). Proporcingumo ir su W / (M 2 K) santykis yra pavadintas konkurso šilumos mainų koeficientas arba. \\ T Šilumos perdavimo koeficientas.

I. Niutono formos lygtis (13.7) buvo pasiūlyta 1701 m., O po kurio laiko G.V atėjo į panašų rezultatą šilumos mainų tyrime Turtuolis. Todėl ši priklausomybė buvo pavadinta konkurso šilumos mainų įstatymas Niutono Richmana.

Šilumos perdavimo koeficientas apibūdina šilumos perdavimo intensyvumą konvekciniame šilumos mainuose ir skaitmeniniu lygus šilumos srauto tankiui su temperatūros skirtumu t C. - / F (temperatūros slėgis) 1 K.

Lygtis (13.7) oficialiai supaprastina konvekcinio šilumos mainų apskaičiavimą. Apskaičiavimo sudėtingumas buvo perkeltas į šilumos perdavimo koeficiento nustatymą, nes tai nėra fizinė cheminės medžiagos nuosavybė, ir priklauso nuo daugelio procesų veiksnių. Remiantis fiziniais vaizdais, galima teigti, kad šilumos perdavimo koeficientas priklauso nuo fizinių skysčių savybių (šilumos laidumo koeficientas X. Šilumos talpa nuo, Tankis P, Dinaminis klampumo koeficientas P, temperatūros tūrio pratęsimo koeficientas (3), skysčio srauto greitis w, Skirtumai temperatūros skysčio ir sienos t C. - / f, formos ir dydžiai iš šilumos perdavimo paviršiaus, orientacija į jį, palyginti su skysčio srauto ir gravitacijos jėgos kryptimi. Temperatūros skirtumas ir tūrio plėtros koeficientas iš lemia tankio skirtumus ir lifto jėgų vertę, turinčią įtakos natūralios konvekcijos vystymuisi.

Taigi, šilumos perdavimo koeficientas priklauso nuo būdingo veiksnių, i.e. iš esmės, yra proceso funkcija:

kur L. - būdingas šilumos mainų paviršiaus dydis; F - simbolizuoja priklausomybę nuo šilumos perdavimo paviršiaus formos ir jo orientacijos, palyginti su skysčio srauto kryptimi arba palyginti su sunkio kryptimi.

Norėdami nustatyti OS, konvekcinio šilumos mainų teoriją ir atitinkamus skaičiavimo metodus, kurios pagrindinės nuostatos yra apsvarstytos CH. penkiolika.

TURINYS SKIRSNIS. \\ T

Koncepcinio šilumos mainų koncepcija apima šilumos mainų procesą, kai juda skystis arba dujos. Tuo pačiu metu šilumos perdavimas atliekamas tuo pačiu metu konvekcijos ir šiluminio laidumo. Konvekcija yra įmanoma tik skystyje, čia šilumos perdavimas yra neatskiriamai susijęs su pačios terpės perdavimu. Šiuo atveju šilumos laidumas, šilumos perdavimo procesas suprantamas tiesioginiu kontaktu atskirų dalelių terpės su skirtingomis temperatūromis.

Konfekcinis šilumos mainai tarp skysčio ar dujų srauto ir kieto paviršiaus yra vadinamas konvekciniu šilumos perdavimu. Inžineriniuose skaičiavimuose nustatoma šilumos perdavimas, o konvekcinis šilumos mainai viduje yra netiesioginiai interesai, nes terpės perdavimas terpėje yra kiekybiškai apsaugotas nuo šilumos perdavimo.

Su praktiniais skaičiavimais naudoja Newton-Richmana įstatymą. Pagal įstatymą, šilumos srautas - Q ant terpės į sieną arba nuo sienos į terpę yra proporcinga šilumos perdavimo koeficiento konvekcijai - Á K, šilumos mainų paviršiaus - F ir temperatūros slėgis - Δt \u003d t su -t, ty

Q \u003d Á k (t s -t g) ⋅f, w (kcal / hour),

kur: t c - kūno paviršiaus temperatūra; T F - skystos arba dujinės terpės aplinkinės korpuso temperatūra.

Šilumos srautas - Q nuo šildymo terpės iki šildomos terpės per paviršių atskiriant paviršių (siena) yra proporcingas šilumos perdavimo koeficientui - k, šilumos mainų paviršiaus - F ir temperatūros slėgis Δt, t.e.

Q \u003d ⋅⋅Δt⋅f, w (kcal / hour).

Temperatūros slėgis Δt Šiuo atveju vidutinė terminė terpė, dalyvaujanti šilumos mainuose vidutiniškai per visą šildymo paviršių. Su nuolatiniu šilumos mainų režimu tiesioginio srauto ir priešpriešinių schemų žiniasklaidos, Δt nustatomi pagal vidutinio-riform skirtumą šildymo ir šildomų laikmenų temperatūroje pagal formulę:

∆t. = ∆t B. - ∆t M. , Į (° С),

2,31 g (δ. t B. / ∆t M.)

kur: δ. t B. - vidutinio temperatūros skirtumas šilumos perdavimo paviršiaus pabaigoje, kur jis yra didžiausias, į (° C); Δ. t M. - vidutinės temperatūros skirtumas kitame šilumos perdavimo paviršiaus gale, kur jis yra mažiausias, iki (° C); k yra proporcingumo koeficientas, vadinamas šilumos perdavimo koeficientu, w / (m2 ⋅k) arba kcal / m 2 ⋅ ⋅ ⋅ ⋅

Jis išreiškia šilumos kiekį vatais arba kilokalorijomis, perduodami nuo šildymo terpės iki šildomos po 1 m 2 sekcijų paviršių valandą su temperatūros skirtumo skirtumu 1 laipsniu.

Už plokščią paviršių ir vamzdžių su išoriniu skersmeniu į vidinį d N. ≤ 2 Šilumos perdavimo koeficientas nustatomas pagal formulę:

ê \u003d 1, w / (m 2 k) arba kcal / m 2 ⋅ch⋅grad,

1 + S cm. + 1

á g. á á nAG.

kur. g. - šilumos atsparumas šilumos perdavimo nuo šildymo terpės iki skyriaus paviršiaus M 2 ⋅K / W arba m2 ⋅ch⋅grad / kcal (Á - konvekcinės šilumos perdavimo žalvario terpės koeficientas);

ë - atsparumas šiluminei sienai; S cm. - sienelės storis m; ë - sienos medžiagos šiluminis laidumas w / (mk) arba kcal / m⋅ch⋅grad;

á nAG. - šilumos perdavimo šiluminis atsparumas nuo sienos iki šildomos terpės m 2 k / W arba m2 ⋅ch⋅grad / kcal (Á) nAG. - konvekcinio šilumos perdavimo koeficientas į šildomąją terpę).

Šiluminių vienetų (katilai) kai šildymo ir aušinimo dujos (oro), šilumos perdavimo koeficientas Á iki 17-58 W / m 2 K (15-50 kcal / m 2 ⋅ch⋅grad) pokyčiai. Kai vandens šildymas ir aušinimas - nuo 233-11630 m 2 k (200-10000 kcal / m 2 ⋅ch⋅grad) diapazone.

Šilumos perdavimo koeficientas Á. iki priklauso nuo:

Aplinkos srauto pobūdis, kurį nustato Reynolds kriterijus

Re \u003d wd \u003d ñ ⋅ w ⋅d;

Vidinių šiluminių atsparumo santykis su išoriniais šiluminiais atsparumais É, vadinama NUSSELT kriterijumi

Nu \u003d á. iki d;

Vidutinės (skystos, dujos) fizinės savybės, kurioms būdingas Prandtl kriterijus

Pr \u003d í c ñ \u003d í.

Šilumos perdavimas naudojant turbulentinį srauto režimą

Su turbulentiniu įvairių dujų ir skysčių srautu per ilgus vamzdžius ir kanalus, kad nustatytumėte Á iki Dažniausiai naudojami kriterijų lygčių ma Mikheeva:

(RE ≥ 1000 ir É ≥ 50): NU \u003d 0,021RE 0,8 PR CP 0,43 (PR CP) 0,25,

kur PR CP yra iškyšos kriterijaus vertės vidutinės temperatūros dujų ir skysčių, lygių pusiau temperatūros srauto temperatūrai vamzdžio įleidimo ir lizdo; PR pakyla - vertės išsikišimo kriterijaus dujų ir skysčių, lygių vidutinei sienų temperatūrai.

Šilumos perdavimo koeficientas Á. iki trumpais vamzdžiais arba kanalais (D< 50) имеет большие значения по сравнению с длинными трубами или каналами. Уравнение М.А. Михеева для течения по коротким трубам или каналам:

NU \u003d 0,021RE 0.8 PR CP 0,43 (PR CP) 0,25 ⋅ φ

Vertės φ pateiktos lentelėje. 7.20.

7.20 lentelė.Korekcijos koeficiento vertės φ

Re.	é Požiūrisd.
2	5	10	20	40	50
1⋅10 4 2⋅10 4 5⋅10 4 1⋅10 5 1⋅10 6	1,50 1,40 1,27 1,22 1,11	1,34 2,27 1,18 1,15 1,08	1,23 1,18 1,13 1,10 1,05	1,13 1,10 1,08 1,06 1,05	1,03 1,02 1,02 1,02 1,01	1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

Pavyzdžiui, už degimo produktus, kriterijus PR CP yra 0,72, lygties ma. Mikheeva imasi formos:

á iki D WD.

Ilgiems vamzdžiams NU ≅ 0,018RE 0,8 arba \u003d 0,018 () 0,8;

á iki D WD.

Trumpiems vamzdžiams NU ≅ 0,018RE 0,8 ⋅ φ arba \u003d 0,018 () 0,8 ⋅ φ.

Šių lygčių šilumos perdavimo koeficientai nustatomi:

Dėl ilgų vamzdžių ir kanalų

á iki \u003d 0,018 ⋅ ⋅, w / m 2 k (kcal / m 2 val. Hr).

Trumpiems vamzdžiams ir kanalams

á iki \u003d 0,018 ⋅ ⋅ ⋅ φ, w / m 2 k (kcal / m 2 val. Hr).

Koeficientas Á. iki Kai šildomas nėra lygus Á iki Aušinant dujas. Aušinant Á. iki Daugiau ~ 1,3 karto nei kaitinant. Todėl šilumos perdavimo koeficientas konvekcijos, kai užspringdami dūmtakio dujos turbulentinio srauto režimu ir su PR CF \u003d 0,72 turėtų būti nustatomas pagal formulę:

Dėl ilgų vamzdžių Á iki \u003d 0,0235 ⋅ ⋅, w / m 2 k (kcal / m 2 valanda kruša).

Trumpiems vamzdžiams:

á iki \u003d 0,0235 ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅, w / m 2 k (kcal / m 2 valanda kruša).

Fizinės oro charakteristikos pateiktos 6.1 skyriuje. Fizinės charakteristikos išmetamų dujų yra parodyta lentelėje. 7.21. Prodtla kriterijaus vertės vandeniui prisotinimo linijoje pateikiami 6.2 skyriuje.

7.21 lentelė.Vidutinio išmetamųjų dujų fizinės charakteristikos

Temperatūra	Koeficientas šilumos laidumasë Wed, kcal / m hour ° C	Kineminis klampumo santykisí Plg. ⋅10 6, m 2 / s	PRANDTL PR CRT kriterijai
1	2	3	4
0	0,0196	12,2	0,72
100	0,0269	21,5	0,69
200	0,0345	32,8	0,67
300	0,0416	45,8	0.65
400	0,0490	60,4	0,64
500	0,0564	76,3	0,63
1	2	3	4
600	0,0638	93,6	0,62
700	0,0711	112	0,61
800	0,0787	132	0,60
900	0,0861	152	0,59
1000	0,0937	174	0,58
1100	0,101	197	0,57
1200	0,108	221	0,56
1300	0,116	245	0,55
1400	0,124	272	0,54
1500	0,132	297	0,53
1600	0,14	323	0,52

Šilumos perdavimas Laminaro dabartinio kurso metu

Apytikslė vidutinis šilumos perdavimo koeficiento įvertinimas dažniausiai naudojant kriterijų lygtį Mikheeva (už re ≤ 2200):

á iki \u003d 0,15 ⋅ ⋅ ⋅ re 0,33 ⋅ PR CP 0,33 (GR CP ⋅ PR CP) 0,1 ⋅ () 0,25 ⋅ φ,

be to, be anksčiau pateiktų, yra kitas kriterijus - GR, vadinamas Graolgof kriterijumi, apibūdinantis dujų kėlimo galią (skysčių sunkumą).

Â ⋅ g ⋅ d 3 ⋅ Δt

kur: - skysčio ar dujų tūrio plėtros koeficientas, dujoms â \u003d 273, 1 laipsniai.

g yra laisvo kritimo pagreitis (pagreitis gravitacijos), m / s2;

d - sumažintas skersmuo arba vertikalioms sienoms - sienos aukštis, m;

Δt - temperatūros skirtumas tarp šildomų sienų ir terpės (t st - t CP) arba (t CP - t);

í - kinematinės klampumo koeficientas, m 2 / s

φ - koeficientas Atsižvelgiant į santykinį vamzdžių ilgio ilgį

Šilumos perdavimas su priverstiniu skersiniu vamzdžių sijų plovimu

Šilumos perdavimo koeficientas konvekcijos skersai plaunamo koridoriaus sijos vamzdžių (7.10 pav.):

á iki \u003d 0,206 c z ⋅ su s ⋅ d í 0,65 ⋅ pr 0,33, w / (m 2 k),

kur: su Z yra koeficientas, kuriame atsižvelgiama į vamzdžių z eilių skaičių dujų kanale, esant z dujų kanale<10 С z = 0,91+0,0125 (z-2), а при z>10 su z \u003d 1;

Su S - koeficientu, atsižvelgiant į geometrinį vamzdžių pluošto išdėstymą, priklauso nuo išilginio S 2 ir skersinio s 1 žingsnių,

Su s \u003d 1+ 2s 1 - 3 1- s 2 3 -2

ë - dujų šiluminio laidumo koeficientas vidutinėje srauto temperatūroje, W / (MK) arba kcal / m⋅ch⋅gr.;

d - išorinis vamzdžių skersmuo, m;

w yra vidutinis dujų greitis, m / s;

í - dujų kinematinio klampumo koeficientas vidutiniškai srauto temperatūroje, m 2 / s.

Šilumos perdavimo koeficientas konvekcinis skersinis plaunamas krūva vamzdžių (7.9 pav.):

á iki \u003d Su s ⋅ su z ⋅ d í 0,6 ⋅ pr 0,33, w / (m 2 ⋅ k),

kur: su S priklauso nuo s 1 ir φ s;

φ S \u003d (S 1 / D - 1) (S '2 / d), S' 2 - vidutinis įstrižainės pikis (7.9 pav.);

0.1.< ϕ s ≤ 1,7 и при S 1 /d ≥ 3,0 С s = 0,34 ⋅ ϕ s 0,1 ;

1.7.< ϕ s ≤ 4,5 и при S 1 /d < 3,0 С s = 0,275 ⋅ ϕ s 0,5 ;

Su z \u003d 4 ne z< 10 и S 1 /d ≥ 3.

Šilumos perdavimas su priverstiniu išilginėmis šildymo paviršių plovimu

Šilumos perdavimo koeficiento konvekcija:

á iki \u003d 0,023 d EQ Í 0,8 ⋅ PR 0,4 ⋅ C T ⋅ C D ⋅ C L, w / (m2 ⋅k),

kur: C t yra temperatūros koeficientas, priklausomai nuo terpės ir sienų temperatūros - vandens ir garų, taip pat kai aušinimo dujos su t \u003d 1.0, kai šildant degimo ir oro gaminius su t \u003d (t / t st) 0,5 kur t ir t st - dujų, oro ir sienų temperatūrą, lygiu;

C D yra koeficientas, vartojamas žiedo kanaluose, su vienpusiu paviršiaus šildymu 0,85 ≤ C D ≤ 1,5, su dvipusiu su D \u003d 1;

Su l - koeficientu, priklausomai nuo kanalo ilgio; Su išilginėmis vamzdžių plovimu 1 ≤ s l ≤ 2, su l\u003e 50d su l \u003d 1.0.

Privačios formulės nustatant šilumos perdavimo koeficientų konvekciją

Dėl aukštos temperatūros šiluminių vienetų (N.N. Dobrochotov):

á iki \u003d 10,5W 0, W / m 2 k (arba Á iki \u003d 9W 0, kcal / m 2 valandos kruša), kur: W 0 yra nuotolių greitis stoties erdvėje, nukreipta į 0 ° C, i.e. Nm 3 / s.

Dėl dūmtakių dujų (oro) judėjimui plytų kanaluose, kurių matmenys nuo 40 × 40 iki 90 × 90 mm (pagal M. Mamykin):

W 0 0,8 4 W 0,8 4

á iki \u003d 0,9 √ t, w / m 2 k (arba 0,74 √ t, kcal / m 2 valandos krušos),

kur: t yra absoliuti dujų temperatūra, ° k; D - sumažintas skersmuo M;

Nemokamai oro judėjimui palei vertikalius sienų paviršius esant žemai temperatūrai (pagal M. Mamykin):

á iki \u003d 2,56 √ t 1 - t 2, w / m 2 k (arba 2.2 √ t 1 - t 2, kcal / m 2 valandos krušos), kur:

(T 1 - t 2) - skirtumas nuo sienų ir dujų paviršių. Dėl horizontalaus paviršiaus susiduria, o ne 2,56 (2,2), 3.26 (2,8) koeficientas ir 1,63 (1.4) pasukimui.

Regeneracinių šilumokaizdžių purkštukai (M.S. Mamyakina):

á iki \u003d 8.72, W / m 2 ⋅k (arba Á iki \u003d 7,5, kcal / m 2 ⋅ ⋅ ⋅⋅⋅gradas).

Ramus vanduo - metalo siena (pagal H. Khuvega):

á iki \u003d 350 ÷ 580, w / (m 2 ⋅k);

Dabartinis vanduo - metalo sienos (H. Khuvega):

á iki \u003d 350 + 2100 √ w, w / (m2 ⋅k), kur W yra greitis m / s.

Oras yra lygus paviršius (H. Khuvega):

á iki \u003d 5,6 + 4W, w / (m2 ⋅k), kur W yra greitis m / s.

Fig. 7.17.-7.22. Á nustatymo nomogramas iki Grafinis metodas.

Fig. 7.17. Šilumos perdavimo koeficiento konvekcija su skersiniu plovimu koridoriaus sūkurinių vamzdžių sijų, αk \u003d cz⋅cf⋅αn, w / m2⋅k (RH2O - tūrio frakcija vandens garų)

Fig. 7.18. Šilumos perdavimo koeficientas konvekcijos su skersiniu plovimu šachmatų lygių vamzdžių sijų, αk \u003d cz⋅cf⋅αn, w / m2⋅k (kcal / m2⋅ch⋅grad), (rh2o - birių vandens garų dalis)

Fig. 7.19. Šilumos perdavimo konvekcijos koeficientas su išilginiu lygių vamzdžių plovimu oro ir dūmų dujomis

Fig. 7.20. Šilumos perdavimo koeficiento konvekcija su išilginiais plovimu sklandžiai vamzdžių nekliuvės vandens, α \u003d C ⋅ α, w / m2 ⋅k (kcal / m2 ⋅ч

Fig. 7.21. Šilumos perdavimo koeficiento konvekcija Lamellaro oro šildytuvams< 10000, αк = Cф⋅ αн, Вт/м2⋅К (ккал/м2⋅ч⋅град)

Fig. 7.22. Šilumos perdavimo koeficientas konvekcinis regeneracinių oro šildytuvų re ≤ 5200, αk \u003d cf⋅ αn, w / m2⋅k (kcal / m2⋅ch⋅grad)

Puslapis 1.

Šiuo atveju konvekcinis šilumos mainų koeficientai yra apie 10 kcal / m2 h. Nustatyta, kad spinduliavimo šilumos mainų koeficientai temperatūroje yra maždaug maždaug atmosferos temperatūra, yra apie 2 kcal / m2 - h - kruša. Tai reiškia, kad tokiomis sąlygomis nėra tikslios tradicinio termometro matavimo.

Konkurso šilumos mainų koeficientas A yra aušinimo skysčio temperatūros, temperatūros ir greičio, taip pat šilumos mainų paviršiaus konfigūracija ir dydis.

"SGR" ir "Windows" vidinių paviršių konvekciniai šilumos perdavimo koeficientai: P 3 ir PR 4 kcal / m1 valandų tinklelis.

Konkurso šilumos mainų koeficientai tarp dujų ir vamzdžių šilumokaičiuose arba purkštukų regeneratoriuose lemia formuluotėse pateiktose knygose ir specialiose gairėse. Eilutė pateikiama atitinkamuose šios knygos skyriuose. Visais atvejais, norint padidinti konvekcinio šilumos mainų intensyvumą, būtina siekti didžiausią vienodą visų dujų šildymo paviršių plovimo vienodą, sumažėjimą iki optimalaus medžiagos skerspjūvio matmenų matmenys, sudarytos iš medžiagos Sluoksniu, per kurį aušinimo skysčio srautai padidina srauto greitį prie vertybių, pateisinančių techniniais ir ekonominiais skaičiavimais.

Konkurso šilumos mainų koeficientas oro sluoksnyje (lauke) yra žymiai mažesnis nei vandens ar garo sluoksnyje (prietaiso viduje), todėl atsparumas išoriniam šilumos mainams šildymo įrenginiui yra palyginti didelis. Todėl, kad padidintumėte šilumos srautą, būtina plėtoti šildymo įrenginio išorinį paviršių. Priemonėse tai atliekama sukuriant specialias iškyšas, potvynius ir pelekus. Tačiau šilumos perdavimo koeficientas sumažėja.

Konkurso šilumos mainų koeficientas tarp terpės ir dedamas į jį su kūnu tuo pačiu greičiu skysčių judėjimo daug kartų daugiau nei dujoms. Skysčiai yra nepermatomi šiluminėms spinduliams, dujos yra skaidrios. Todėl, matuojant dujų temperatūrą, būtina atsižvelgti su poveikiu spinduliavimo šilumos mainų matuoklio poveikiui tarp metro paviršiaus ir vamzdžio sienų.

Koncepciniai šilumos mainų koeficientai tarp purkštuko ir karšto dujų arba oro yra nustatomi iš eksperimentinių duomenų.

AK konvekcinis šilumos perdavimo koeficientas labai priklauso nuo pluošto skersmens ir santykinio terpės greičio dėl staigaus laminorinės ribinio sluoksnio storio, panašaus į pluošto skersmenį.

Purkštukų ir karštųjų dujų ar oro arba oro sąlygų konvekciniai šilumos mainų koeficientai nustatomi eksperimentiniais duomenimis.

Konkurso šilumos mainų koeficientas su kambario sienomis su juo esančiu oru yra 116 W / m2 - kruša.

Todėl konvekcinis šilumos perdavimo koeficientas priklauso nuo šilumos tiekimo metodo ir su sudėtingu šilumos mainais (konvekcijos ir spinduliuotės), jis yra žymiai didesnis, palyginti tik su konvekciniu šilumos mainais, visi kiti dalykai yra lygūs.

Vidutinės vertės konvekcinės šilumos mainų koeficiento ant vertikalių paviršių kambario tvoros be tam tikros klaidos gali būti nustatoma pagal formulę (1.64), nes temperatūros skirtumai ir geometriniai dydžiai šildomų ir aušinamų paviršių, kurie turi a Realybe vieta paprastai atitinka turbulentinį režimą. Visos laikomos formulės, įskaitant (1,64), yra parašyta vertikaliai esančiam paviršiui.

Norėdami nustatyti konvekcinį šilumos mainų koeficientą, paprastai naudojamos kriterijų lygtys. Šios lygtys pateiktos šių lygčių lentelėje. 5 už priverstinę ir laisvą konvekciją. Jie susiję su judėjimo sąlygomis plokštelės paviršiuje. Juos pasižymi vienu šildytuvu ir vienodumu, vienu žodžiu, judėjimo tvarka.

Vidutinė konvekcinio šiluminio mainų koeficiento vertė SC, (kartais reiškia OC) diapazone nuo 0 iki savavališko sekcijos / gali būti nustatomas remiantis vidutinio integruoto teorijos pagrindu.

Pagal konvekcinę šilumos perdavimo lygtį, taip pat vadinama Newton Richmann, šiluminis srautas yra tiesiogiai proporcingas sienos ir skysčio temperatūros ir šilumos mainų paviršiaus ploto skirtumui. Proporcingumo koeficientas šioje lygtyje vadinama vidutiniu konvekciniu šilumos perdavimo koeficientu:

, (1)

kur Q yra šilumos srautas, W; Q \u003d q / f yra šilumos srauto paviršiaus tankis, W / m2; - vidutinis konvekcinio šilumos perdavimo koeficientas, W / (m 2 ∙ k); - temperatūros slėgio šilumos perdavimas, o c; - šilumos mainų paviršiaus (sienų) temperatūra, o c; - skysčio temperatūra nuo sienos, o c; F yra šilumos mainų paviršiaus plotas (sienos), m 2.

Nepriklausomai nuo šilumos srauto krypties (nuo sienos į skystį arba atvirkščiai), mes manome, kad tai teigiama, tai yra, mes naudosime temperatūros skirtumas modulis.

Šilumos perdavimo koeficiento dydis priklauso nuo daugelio skirtingų veiksnių: a) skysčio fizinės savybės; b) skysčio judėjimo greitis; c) formos, dydžiai ir orientacija šilumos mainų paviršiaus paviršiuje; d) temperatūros slėgio dydžio, šilumos mainų kryptys ir kt. Todėl daugeliu atvejų jos teorinis apibrėžimas yra neįmanomas.

Išraiškos (1) - (3) Leiskite eksperimentinėms priemonėms nustatyti vidutinį šilumos perdavimo koeficientą matuojant kiekius Q, F, ir:

, (4)

tai reiškia, kad vidutinis šilumos perdavimo koeficientas yra skaitmeninis lygus šiluminiam srautui, perduodamam per šilumos mainų paviršiaus vienetą pagal vieną temperatūros slėgį (1 ° C arba 1 K).

3. Vietinis (vietinis) konvekcinio šilumos perdavimo koeficientas

Vidutinis šilumos perdavimo koeficientas yra svarbus, bet ne visada pakankamas šilumos mainų procesų charakteristikas. Daugeliu atvejų reikia, kad šilumos perdavimo koeficientų vertės tam tikruose šilumos mainų paviršiaus taškuose yra būtini, tai yra vietinės (vietinės) vertės. Vietiniai koeficientai apibūdina šilumos perdavimą šalia (X) ir yra vietos šilumos perdavimo lygties dalis:

arba. \\ T , (6)

kur DF yra pradinis (be galo mažas) šilumos mainų paviršius netoli X punkto, m 2; - pradinis šilumos srautas, W; - vietinis terminio srauto tankis, W / m 2; - vietinis konvekcinio šilumos perdavimo koeficientas, W / (m 2 ∙ k); - vietinė temperatūros galvutė, o c; - vietinė paviršiaus temperatūra (sienos), o c; - skysčio temperatūra nuo sienos (manome, kad jis yra pastovus palei visą šilumos mainų paviršių), o C.

Iš išraiškų (5) ir (6) Iš to išplaukia, kad vietiniai šilumos perdavimo koeficientai iš esmės galima rasti eksperimentiškai matuojant vertes, DF ir susijusias su atitinkamu be galutiniu mažu plotu:

. (7)

Praktikoje, palei paviršių, reikalingas baigtinių, bet pakankamai mažų vietų skaičius ir matuojamas kiekvieno paviršiaus paviršiaus matavimams:

, (8)

kur - I-th svetainės vidurkis šilumos perdavimo koeficiento vertė, W / (m 2 ∙ k); - I-ojo skyriaus paviršiaus plotas, m 2; - terminis srautas I-th svetainėje, W; - I-ojo sekcijos vidurkis paviršiaus temperatūros vertė; - vidutinis šilumos srauto tankis I-th svetainėje, W / m2; I \u003d 1,2, ..., N - Kitos svetainės numeris; n - vietovių skaičius.

Šilumos perdavimo ant vertikalaus paviršiaus, N yra identifikuojamas tas pats sklypų aukštyje (žr. 4 pav.). Jei matuojate paviršiaus temperatūrą pasirinktų sekcijų ribose, pradedant nuo apatinio krašto (I \u003d 1), tada vidutinė I-ojo skyriaus temperatūra nustatoma pagal formulę

. (9)

Mažos I-th svetainės vidurkis šilumos perdavimo koeficiento (8) vertė yra apytikslė vietinio šilumos perdavimo koeficiento (7) vertė. Kuo mažesnis svetainės dydis, tuo tikslesnis rezultatas.

Daugelio eksperimentų apie šilumos perdavimo koeficientų apibrėžimą rezultatai (8) apibendrinami empirinių (eksperimentinių) kriterijų lygčių forma (žr. Parad.5). Ateityje šios lygtys naudojamos inžinerijos skaičiavimuose, siekiant nustatyti šilumos perdavimo koeficientus.

4. vietinio šilumos perdavimo koeficiento kaitos pobūdis

Vietinis šilumos perdavimo lygtis (5) - (6) galima parašyti tokia forma:

, (10)

kur yra vietinis šilumos perdavimo šiluminis atsparumas, m 2 ∙ k / W.

Taigi, pagal šilumos perdavimą, vietinis paviršiaus tankis šilumos srauto () yra tiesiogiai proporcingas vietiniam temperatūros slėgiui ir atvirkščiai proporcingai vietiniam šiluminiam atsparumui šilumos perdavimo.

Beveik visi šilumos perdavimo šiluminė atsparumas fokusuoja prie sienos paviršiaus šiluminio ribinio sluoksnio, o vietinis šiluminis atsparumas yra proporcingas vietiniam šio sluoksnio storiui.

Su šilumos perdavimu pagal nemokamą konvekcinių sąlygų šalia šildomo vertikalaus paviršiaus (2 pav.), Sienos sluoksnis yra suformuotas išilgai paviršiaus palei srautą. Sluoksnio storis didėja nuo apačios į viršų, ir pakankamu paviršiaus aukščiu, iš pradžių laminaras pasienio sluoksnis palaipsniui paverčiamas turbulentu.

Laminorinės (sluoksnio) srauto lauke vietinis šilumos perdavimo koeficientas sumažėja paviršiaus aukštyje dėl ribinio sluoksnio storio padidėjimo ir dėl to, atsižvelgiant į jo vietinio šiluminio atsparumo padidėjimą (žr. Fig. 2).

Pereinamojo laikotarpio regione šilumos perdavimo koeficiento padidėjimas pastebimas, nepaisant to, kad padidėjo ribinio sluoksnio storis. Taip yra dėl to, kad šilumos suformuota šilumos perdavimas, kurį sudaro vortices.

Išvadinto turbulentinio srauto srityje ribinio sluoksnio storis ir toliau auga, tačiau sūkurinės konvekcinės šilumos perdavimas didėja tokiu pačiu mastu, todėl šiluminis pasipriešinimas ir šilumos perdavimo koeficientas išlieka pastovus, ty jie nustoja keisti paviršiaus aukštis (žr. 2 pav.).

2 pav. Pasienio sluoksnis ir vietinis šilumos perdavimas:

1 - Siena (šilumos mainų paviršius); 2 - hidrodinaminis pasienio sluoksnis; 3 - hidrodinaminis "srauto šerdis"

5. Vietinio šilumos perdavimo koeficiento apskaičiavimas

naudojant kriterijų lygtis

Su laisvu konvekcija, vietinis šilumos perdavimo koeficientas ant vertikalaus paviršiaus gali būti apskaičiuojamas pagal kriterijus empirinių formulių šioje formoje:

, (11)

kur C, N ir 0,25 yra empiriniai (nustatomi iš patirties) nuolatinės; - vietinis NUSSELT numeris; - vietinė relė; PR, - PRANANDTL numeriai, paimti atitinkamai ryžtingai temperatūrai ir sienos temperatūroje. Išsamesnės informacijos ieškokite skyriuje. 6.

Empirinių konstantų vertės (1 lentelė) priklauso nuo skysčio laisvo judėjimo režimo. Laisvo judėjimo režimas šiuo tašku X paviršius šilumos mainų yra nustatomas pagal vietinį skaičių relė šiuo metu.

1 lentelė. Empirinio konstantos vertės

Dujoms, inhibitorius yra arti vienas, nes dėl silpnos priklausomybės nuo dujų kiekis temperatūrai, todėl dujų formulė (11) yra paprastesnė forma:

Apskaičiuojant vietinį NUSSELT skaičių, nustatykite vietinį šilumos perdavimo koeficientą (žr. 6 skyrių).

Skaičiai (kriterijai) panašumas

Kiekvienas kriterijaus panašumas yra dydis NEMOKAMAI Kompleksas (derinys), kurį sudaro fiziniai kiekiai, turintys įtakos procesui: nustatant temperatūrą (temperatūros skirtumas), kuris lemia greitį (su priverstine konvekcija), kuris lemia skysčio dydį ir fizines savybes. Kaip rezultatas, kiekvienas kriterijus panašumas apibūdina tam tikrą fizinio poveikio santykį, būdingas nagrinėjamam reiškiniui.

Vienas iš lygčių panašumo kriterijų yra apibrėžta. (pageidaujama), visi kiti yra apibrėžiant. \\ T Kriterijai, tai yra, jie atlieka nepriklausomų kintamųjų, turinčių įtakos šilumos perdavimui, vaidmenį.

Apsvarstykite vietinis. \\ T Numeriai (kriterijai).

NASSELT NUMBER: , (12)

kur yra vietinis konvekcinės šilumos perdavimo koeficientas, (m 2 ∙ k); X - koordinatės, kurioje ieškoma vietinio šilumos perdavimo koeficiento, M (žr. 7 skyrių); - skysčio šiluminio laidumo koeficientas, W / (M ∙ k).

Tai panašus panašumo kriterijus, nes jo sudėtis apima norimą šilumos perdavimo koeficientą. NUSSELT skaičius gali būti laikomas santykiniu šilumos perdavimo koeficientu: , kur - priskirimo mastas, turintis tą patį dimensiją kaip šilumos perdavimo santykį. Tai reiškia, kad NUSSELT skaičius apibūdina šilumos perdavimo intensyvumą arba, tiksliau, šilumos perdavimo ir skysčio šiluminio laidumo intensyvumo santykis. Jei rastas NUSSELT numeris, pavyzdžiui, su (11) arba (11 a), tada

Tai yra pagrindinis apibrėžiantis panašumo kriterijus. Remiantis jo skaitine verte, nustatomas laisvo skysčio judėjimo būdas: laminaras, pereinamasis, turbulentinis. Įvairūs judėjimo būdai atitinka skirtingą fizinį šilumos perdavimo mechanizmą, kuris išreiškiamas įvairiomis empirinių konstantomis C ir \\ t n. Lygčių tipo (11) ir (11a) (taip pat žr. 9 skyrių).

Relių skaičius gali būti laikomas šilumos ribinio sluoksnio kėlimo jėgos kėlimo jėgos santykiu iki klampumo sukeltos trinties jėgos.

Gramsgofo skaičius: , (16)

kur g yra gravitacijos pagreitis, m / s2; - šilumos koeficientas garsumo skysčio plėtimosi, 1 / k; - vietinis temperatūros slėgis, o c (- vietinė paviršiaus temperatūra (sienos), o c; - skysčių temperatūra nuo sienos, o c). Šis puslapis pažeidžia autorių teises

, (1)

arba. \\ T
, (2)

arba. \\ T
, (3)

kur Q yra šilumos srautas, W; Q \u003d q / f yra šilumos srauto paviršiaus tankis, W / m2; - vidutinis konvekcinio šilumos perdavimo koeficientas, W / (m 2 ∙ k);
- temperatūros slėgio šilumos perdavimas, o c; - šilumos mainų paviršiaus (sienų) temperatūra, o c; - skysčio temperatūra nuo sienos, o c; F yra šilumos mainų paviršiaus plotas (sienos), m 2.

Nepriklausomai nuo šilumos srauto krypties (nuo sienos į skystį arba atvirkščiai), mes manome, kad tai teigiama, tai yra, mes naudosime temperatūros skirtumas modulis.

Išraiškos (1) - (3) leidžia empiriškai nustatyti vidutinį šilumos perdavimo koeficientą matuojant kiekius Q, F, \\ t ir. \\ T
:

, (4)

3. Vietinis (vietinis) konvekcinio šilumos perdavimo koeficientas

, (5)

arba. \\ T
, (6)

kur DF yra pradinis (be galo mažas) šilumos mainų paviršius netoli X punkto, m 2;
- pradinis šilumos srautas, W;
- vietinis terminio srauto tankis, W / m 2;
- vietinis konvekcinio šilumos perdavimo koeficientas, W / (m 2 ∙ k);
- vietinė temperatūros galvutė, o c; - vietinė paviršiaus temperatūra (sienos), o c;
- skysčio temperatūra nuo sienos (manome, kad jis yra pastovus palei visą šilumos mainų paviršių), o C.

Iš išraiškų (5) ir (6) Iš to išplaukia, kad vietiniai šilumos perdavimo koeficientai iš esmės gali būti eksperimentiškai matuojant vertes
, df, ir. \\ T
priklauso atitinkamai be galo mažoms pleištiems:

. (7)

Praktikoje, palei paviršių, reikalingas baigtinių, bet pakankamai mažų vietų skaičius ir matuojamas kiekvieno paviršiaus paviršiaus matavimams:

, (8)

kur - vidurkis už I-osios svetainės šilumos perdavimo koeficiento, w / (m 2 ∙ k) vertę;
- I-ojo skyriaus paviršiaus plotas, m 2;
- terminis srautas I-th svetainėje, W;
- I-ojo sekcijos vidurkis paviršiaus temperatūros vertė;
- vidutinis šilumos srauto tankis I-th svetainėje, W / m2; I \u003d 1,2, ..., N - Kitos svetainės numeris; n - vietovių skaičius.

. (9)

Mažos I-th svetainės vidurkis šilumos perdavimo koeficiento (8) vertė yra apytikslė vietinio šilumos perdavimo koeficiento (7) vertė. Kuo mažesnis svetainės dydis, tuo tikslesnis rezultatas.