Konvektív hőátadás - studopediya
Konvekció - egy hőátadó közeg áramlik a mozgó réteg folyadék, gáz vagy ömlesztett média.
A természetes (szabad) konvekciós felmerül a gravitációs terén áram nem egyenletes melegedése anyagok. A hevített anyag hatására az emelő erő miatt a különbség a anyagsűrűség mozgatjuk, ami konvekciós áramok. Kényszerkonvekcióval akkor jelentkezik, amikor az erőltetett mozgás folyadékok és gázok.
Ha a fal hőmérséklete és a folyékony változhat, a fal közelében a termikus határréteg képződik, amelyen belül a hőmérséklet változik a fal hőmérséklete Tw a külső áramlási hőmérséklet T0:
A határréteg jellemzi magas keresztirányú hőmérséklet-gradiens. ami miatt a átadás végrehajtása, és a keresztirányú hőt.
A mechanizmus és sebességét hőátadás hőátadás folyamatában függ a termofizikai tulajdonságait, a folyadék és a gáz a folyamat hidrodinamikai feltételek.
A folyadék mozgását vagy gáz a hőcserélő felület is előfordulhat két mód: a lamináris és turbulens.
Körülményei között lamináris mozgás réteges részecskék mozognak szigorúan mentén rendezett hőcserélő felületet. folyadék elemek nem mozdult merőleges irányban a testfelületre, így lamináris mozgása a folyadék nem járulnak hozzá az áramlási és cseréje közötti szilárd és hőeloszlás végezzük elsősorban hővezetéssel. (2.5 ábra)
A turbulens rendszer jellemzi rendezetlen, véletlenszerű mozgás folyadék elemeket, amelyek mentén haladni bonyolult utak, noncoincident az általános áramlási irány. (2.5 ábra)
A turbulens rendszer jellemzi a konvektív diffúziós és konvektív hőátadás, illetve és jellemző a nagyobb hőcsere intenzitásának, mint a lamináris rezsim.
Ábra. 2.4 módok folyadékáramlás
A hőcserélők, hogy fokozza hőátadó folyadék áramlását turbulize próbálni.
A hőmennyiség adott ki, vagy azokból származó felület, amelynek mentén a folyadék mozog alkalmazásával határozzuk meg a Newton egyenlet vagy a hőátadás egyenletet:
ahol Q - hőáram, W;
F - a hőátadási felület, m 2;
- falfelület hőmérséklete, ° C;
- az átlagos hőmérséklet a mozgó közeg, mértéke;
A hőátadási koefficiens jelzi, hogy mennyi hő adódik át a faltól, hogy az áramlás, vagy fordítva keresztül 1 m 2 felületi hőmérséklet-különbség a 0 1 C-on 1 másodpercig.
Összetettsége miatt a hőátadás folyamatában, a hőátadási tényező sok tényezőtől függ.
F a hőáram, # 953; - a geometriai méreteinek a hőcserélő felületen, g - a nehézségi gyorsulás, # 969; - a sebessége a közegben, T - a hőmérséklet; # 957; együttható kinematikai viszkozitás; # 955; - hővezető; # 946 - térfogati hőtágulási együttható; Cp - fajhő.
Annak megállapításához, a hőátadási együtthatót alkalmazzuk kriteriális egyenletek keresztül szerezhetők hasonlóság elmélet:
Minden a mennyiségek, amelyek függ vannak csoportosítva komplexek nevezett kritérium a hasonlóság vagy hasonlósága, majd összeállítani kritérium egyenletet, amely leírja a kapcsolat a hasonlósága, és a meghatározott számú hasonlóság eldöntésére számokat.
A kritérium hasonlóság - egy dimenzió nélküli komplex összetétele a fő változók jellemző ez a termikus jelenséget.
A konvektív hőátadás jellemzi négy szám hasonlóság: Nu, Re, Pr, Gr.
Nusselt szám - jellemzi intenzitása konvektív hőátadás
Reynolds-szám - jellemzi a rendszer a mozgást
Prandtl szám - jellemzi a termikus tulajdonságait a hűtőfolyadék
Grashof szám - nagyságát jellemzi a felvonó ingyenes egyezmény.
Amennyiben - a sebességet a közeg, m / s;
l - Meghatározza a méretet, m;
- hőátadási tényező, W / (m 2 K);
- a hővezető a folyékony közeg, W / (m 2 K);
egy - hődiffúziós együttható, m 2 / s;
g - szabadesés gyorsulás, 9,8 m / s 2;
- térfogat hőtágulási együttható, 1 / ° C;
- kinematikus viszkozitási együtthatót, m 2 / s;
- A hőmérséklet-különbség a közepes és a fal.
Száma. mint amely tartalmazza a kívánt hőátadási tényező. Ez határozza meg a száma Re, Pr, Gr - meghatározása.
Kritérium egyenlet konvektív hőátadás folyamatok stimulált hűtőközeg áramlik meghatározva funkcionális kapcsolatot:
Nu = f (Re, Pr. Gr). (2,18)
A szabad konvekció:
Meghatározó hőmérséklet - jellemző hőmérséklet, amelynél a számított hasonlósági számok, általában vett meghatározásához az átlagos hőmérséklet a határréteg:
vagy az átlagos hőmérséklet a folyadék:
ahol - mielőtt a környezeti hőmérséklet hőcserélő;
- hőmérséklet után a közeg a hőcserélő.
A jelentős változás folyadék hőmérséklete alatt :. (2,22)
átlagos-hőmérséklet-különbség
Mennyiségének meghatározására a töltés, hogy a méret, amely meghatározza a fejlesztési folyamatban. A nem kör alakú csatornák egyenértékű átmérőjű cső van a cső átmérője, a függőleges laprész a magasság
F - keresztmetszeti területe, m 2;
P - nedvesített szakasz kerülete.
Természetes vagy szabad konvekcióval történik a fűtött kemencében falak, van fűtőberendezések fűtési rendszerek. Air flow miatt keletkező sűrűség különbség miatt egyenetlen fűtés.
A átadott hőmennyiség függ a hőátadó felületre, és a hőmérséklet különbség a felület és a folyadék, azaz a hőmérséklet-különbség.
Kísérleti adatok alapján kaptuk, a kritériumnak céllal hőátadás szabad konvekcióval:
Az együtthatók c, n paraméter funkciók kísérletileg határozzuk meg, és látható a 2.2 táblázatban.