10.2. Закон Ньютона-Рихмана
Процесс теплообмена между поверхностью тела и средой описывается законом Ньютона-Рихмана, которая гласит, что количество теплоты, передаваемая конвективным теплообменом прямо пропорционально разности температур поверхности тела (t‘ст)и окружающей среды (t‘ж):Q = α · (t‘ст — t‘ж)·F , (10.1)илиq = α · (t‘ст — t‘ж) , (10.2)где: коэффициент теплоотдачи [Вт/(м 2 К)], характеризует интенсивность теплообмена между поверхностью тела и окружающей средой.
Факторы, которые влияют на процесс конвективного теплообмена, включают в этот коэффициент теплоотдачи. Тогда коэффициент теплоотдачи является функцией этих параметров и можно записать эту зависимость в виде следующего уравнения:α = f1(Х; Ф; lo; xc; yc; zc; wo; θ; λ; а; ср; ρ; ν; β) , (10.3)где: Х – характер движения среды (свободная, вынужденная);
Ф – форма поверхности;
lo – характерный размер поверхности (длина, высота, диаметр и т.д.);
θ = (t‘ст — t‘ж) – температурный напор;
λ – коэффициент теплопроводности среды;
а – коэффициент температуропроводности среды;
ср –изобарная удельная теплоемкость среды;
ρ –плотность среды;
ν – коэффициент кинематической вязкости среды;
β – температурный коэффициент объемного расширения среды.
Уравнение (10.3) показывает, что коэффициент теплоотдачи величина сложная и для её определения невозможно дать общую формулу. Поэтому для определения коэффициента теплоотдачи применяют экспериментальный метод исследования.
Достоинством экспериментального метода является: достоверность получаемых результатов; основное внимание можно сосредоточить на изучении величин, представляющих наибольший практический интерес.
Основным недостатком этого метода является, что результаты данного эксперимента не могут быть использованы, применительно к другому явлению, которое в деталях отличается от изученного. Поэтому выводы, сделанные на основании анализа результатов данного экспериментального исследования, не допускают распространения их на другие явления. Следовательно, при экспериментальном методе исследования каждый конкретный случай должен служить самостоятельным объектом изучения.
ОСНОВНОЙ ЗАКОН ТЕПЛООТДАЧИ.
УРАВНЕНИЕ НЬЮТОНА – РИХМАНА.
(4)
где — температурный напор;
F – поверхность передачи тепла;
a — коэффициент конвективной теплоотдачи.
Физический смысл a — количество теплоты, отдаваемое в единицу времени с единицы поверхности при температурном напоре в один градус Кельвина.
Первоначально предполагалось, что коэффициент a так же как и коэффициент теплопроводности характеризует физические свойства жидкости. Однако очень скоро убедились, что a зависит от очень большого числа факторов (формы и размера тела, режима движения, скорости и температуры жидкости, ее физических параметров и т.п.).
Расчет теплоотдачи, несмотря на простоту уравнения (4), является весьма сложным делом, главная трудность которого сводится к определению величины коэффициента теплоотдачи.
Процесс теплообмена между двумя жидкостями, разделенных твердой стенкой, называется теплопередачей.
Теплопередача осуществляется совокупным действием элементарных способов переноса энергии:
1. Теплоотдача от горячей жидкости к стенке.
2. Теплопроводность внутри стенки.
3. Теплоотдача с поверхности стенки холодной жидкости.
— уравнение теплопередачи.
Количество теплоты, передаваемое в единицу времени через единицу поверхности при разности температур между горячей и холодной жидкостью называется теплопередачей.
Тепловое излучение – это процесс распростанения тепловой энергии с помощью электромагнитных волн. При тепловом излучении происходит двойное превращение энергии: тепловая энергия излучающего тела переходит в лучистую и, наоборот, лучистая энергия, поглащаясь телом, переходит в тепловую.
При данной температуре наибольший тепловой поток излучает абсолютно черное тело. Величина его определяется законом Стефана-Больцмана:
— константа излучения абсолютно черного тела.
Тепловой поток, излучаемый нечерными телами, оценивается формулой
где ε -степень (коэффициент) черноты.
Эта величина лежит в пределах от нуля до 1 и определяется экспериментально или с помощью справочной литературы.
При лучистом теплообмене между двумя телами они одновременно облучают друг друга, посылая количества тепла, пропорциональные четвертой степени их абсолютной температуры.
Результирующее количества тепла, переданное излучением от тела с более высокой температурой к телу с более низкой, будет представлять собой разность между этими количествами тепла.
где F — взаимная поверхность облучения;
Eпр — приведенный коэффициент излучения.
Реферат: Конвективный теплообмен 2
Название: Конвективный теплообмен 2 Раздел: Промышленность, производство Тип: реферат Добавлен 13:29:20 16 июля 2011 Похожие работы Просмотров: 3450 Комментариев: 20 Оценило: 3 человек Средний балл: 5 Оценка: неизвестно Скачать | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
l/d | 1 | 2 | 5 | 10 | 15 | 20 | 30 | 40 | 50 |
εl | 1,9 | 1,7 | 1,44 | 1,28 | 1,18 | 1,13 | 1,05 | 1,02 | 1,0 |
переходной режим – 2100 4
Коэффициент К0 зависит от критерия Рейнольдса Re и представлена в таблице 2.
Re?10 4 | 2,1 | 2,2 | 2,3 | 2,4 | 2,5 | 3 | 4 | 5 | 6 | 8 | 10 |
К0 | 1,9 | 2,2 | 3,3 | 3,8 | 4,4 | 6,0 | 10,3 | 15,5 | 19,5 | 27,0 | 33,3 |
турбулентное течение – Re = 10 4
Таблица 3. Значение εl при турбулентном режиме.
l/d | |||
Re = 2·10 3 | Re = 2·10 4 | Re = 2·10 5 | |
1 | 1,9 | 1,51 | 1,28 |
2 | 1,70 | 1,40 | 1,22 |
5 | 1,44 | 1,27 | 1,15 |
10 | 1,28 | 1,18 | 1,10 |
15 | 1,18 | 1,13 | 1,08 |
20 | 1,13 | 1,11 | 1,06 |
30 | 1,05 | 1,05 | 1,03 |
40 | 1,02 | 1,02 | 1,02 |
50 | 1,00 | 1,00 | 1,00 |
б) Обтекание горизонтальной поверхности.
ламинарное течение – Re 4
в)Поперечное обтекание одиночной трубы (угол атаки j = 90 0 ).
при Reжd = 5 — 10 3
Основными факторами, влияющими на процесс теплоотдачи являются следующие:
1). Природа возникновения движения жидкости вдоль поверхности стенки.
Самопроизвольное движение жидкости (газа) в поле тяжести, обусловленное разностью плотностей её горячих и холодных слоев, называют свободным движением (естественная конвекция) .
Движение, создаваемое вследствие разности давлений, которые создаются насосом, вентилятором и другими устройствами, называется вынужденным (вынужденная конвекция) .
2). Режим движения жидкости.
Упорядоченное, слоистое, спокойное, без пульсаций движение называется ламинарным .
Беспорядочное, хаотическое, вихревое движение называется турбулентным .
3). Физические свойства жидкостей и газов.
Большое влияние на конвективный теплообмен оказывают следующие физические параметры: коэффициент теплопроводности (l), удельная теплоемкость (с), плотность (ρ), κоэффициент температуропроводности (а = λ/cр ·ρ), коэффициент динамической вязкости (μ) или кинематической вязкости (ν = μ/ρ), температурный коэффициент объемного расширения (β = 1/Т).
4). Форма (плоская, цилиндрическая), размеры и положение поверхности (горизонтальная, вертикальная).
1. Лариков Н.Н. Теплотехника: Учебник для вузов. -3-е изд., перераб. и дополн.-М.; Стройиздат, 1985 -432 с.ил.
2. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. -М.; Высшая школа, 1969 -560с.
3. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. -М.; Энергия, 1977.
4. Теплотехника /Хазен М.М., Матвеев Г.А. и др. -М.; 1981.
5. Панкратов Г.П. Сборник задач по теплотехнике. М.; Высш. шк., 1986. -248с.
http://helpiks.org/9-63926.html
http://www.bestreferat.ru/referat-286932.html