 |
Теплопроводность криволинейной стенки
|
|
|
|
Теплопроводность криволинейной стенки
При передаче теплоты через произвольные криволинейные стенки тепловой поток определяется по такому же уравнению, как и для плоской стенки, только в выражение вводится расчетная площадь поверхности теплопроводности
(52)
Расчетная площадь поверхности теплопроводности Fm определяется в зависимости от формы стенки, через которую происходит передача теплоты:
для плоской стенки 
для цилиндрической стенки 
для сферической стенки 
Тепловой поток через многослойные криволинейные стенки определяется по уравнению
, (53)
где 
– толщина, коэффициент теплопроводности и расчетная площадь поверхности рассматриваемого i-го слоя.
Уравнения (52) и (53) называются обобщенными уравнениями стационарной теплопроводности.
Подставляя в уравнения (52) или (53) значения расчетных площадей поверхностей можно получить уравнение теплопроводности для плоской, цилиндрической или сферической стенки.
Основные положения конвективного теплообмена
Под конвективным теплообменом понимают процесс передачи теплоты при движении жидкости или газа, осуществляемый совместным действием конвекции и теплопроводности.
Конвекцией называется перенос макрочастиц жидкости в пространстве. Если эти частицы перемешаются из области с одной температурой в область с другой температурой, их перемещение сопровождается переносом энергии. Перенос энергии конвекцией сопровождается теплопроводностью при непосредственном соприкосновении различно нагретых частиц жидкости.
|
|
|
Количество теплоты, отдаваемое жидкостью твердой стенке или воспринимаемое жидкостью от стенки в единицу времени, определяется уравнением Ньютона – Рихмана
, (96)
а плотность теплового потока
, (97)
где α – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2·К), характеризующий интенсивность конвективного теплообмена между жидкостью и поверхностью твердого тела; 
– температурный напор, K.
В соответствии с формулой (97) по своему физическому смыслу коэффициент теплоотдачи есть плотность теплового потока (q) на поверхности тела, отнесенная к разности температур поверхности тела и окружающей среды. Коэффициент теплоотдачи численно равен плотности теплового потока при температурном напоре, равном единице.
Коэффициент теплоотдачи зависит от многих факторов, и в общем случае является функцией формы и размера тела, режима движения жидкости, физических свойств жидкости, положения в пространстве и состояния поверхности теплообмена и других величин.
Процесс теплоотдачи в зависимости от природы движения жидкости протекает различно.
Различают вынужденную и свободную конвекцию. В первом случае жидкость или газ движутся за счет внешних для данного процесса сил (насос, вентилятор, ветер), во втором случае – за счет разности плотностей нагретых и холодных частиц жидкости. Возникновение и интенсивность свободного или естественного движения всецело определяется тепловыми условиями процесса, и зависят от рода жидкости, разности температур, формы и размеров тела и объема пространства, в котором протекает процесс.
Свободное движение может появиться в жидкости (газе) с переменной плотностью только в том случае, когда жидкость находится в поле сил гравитации.
Вынужденное движение в общем случае может, сопровождается свободным движением. При больших скоростях вынужденного движения, влияние свободной конвекции становится пренебрежимо малым.
|
|
|
Основные трудности при расчете конвективного теплообмена возникают при определении коэффициента теплоотдачи. Практически изучение процесса теплоотдачи сводится к определению зависимости коэффициента теплоотдачи 
от различных факторов.
В дальнейшем будут рассмотрены только стационарные процессы теплоотдачи. Условием стационарности является неизменность во времени скорости и температуры в любой точке жидкости.
|
|
|
