Свободная конвекция Вертикальная плоская стенка или вертикальная труба

Ra_кр = 10⁹ – критическое число Рэлея, соответствующее переходу ламинарного пограничного слоя в турбулентный.

– критическая высота перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный;

– средний коэффициент теплоотдачи при ламинарном течении жидкости (0  H  H_кр);

– средний коэффициент теплоотдачи при турбулентном течении жидкости (H  H_кр);

– средний коэффициент теплоотдачи при наличии ламинарного и турбулентного пограничного слоя.

Средний коэффициент теплоотдачи на горизонтальном цилиндре:

при ;

при ;

при ;

при (пленочный режим).

– плотность теплового потока в узких щелях, плоских и кольцевых каналах и прослойках,

где – эквивалентный коэффициент теплопроводности:

при  10³

при >10³ .

Определяющий размер – ширина щели или зазор , определяющая температура , где и – температуры стенок щели или зазора.

Теплообмен и трение на пластине

Критическое число Рейнольдса .

При ламинарном режиме течении, Rе_х :

; ; – соответственно толщина динамического пограничного слоя, местный и средний коэффициент сопротивления трения при течении жидкости с постоянными физическими свойствами вдоль плоской поверхности трубы. При турбулентном режиме течении Ra_x :

; ; – соответственно толщина динамического пограничного слоя, местный и средний коэффициент сопротивления трения при течении жидкости с постоянными физическими свойствами вдоль плоской поверхности трубы.

Определяющий размер: х – продольная координата, l – длина поверхности теплообмена. Определяющая температура – температура жидкости .

Полное сопротивление трения:

­– при ламинарном (турбулентном) течении;

– при смешанном течении.

Местный и средний коэффициенты теплоотдачи при ламинарном течении жидкости с постоянными физическими свойствами вдоль плоской поверхности:

при t_c =const ;

;

при q_c =const ;

;

Определяющий размер: х – продольная координата, l – длина поверхности теплообмена. Определяющая температура – температура жидкости .

Коэффициент теплоотдачи при турбулентном течении жидкости с учетом зависимости физических свойств жидкости от температуры вдоль плоской поверхности или трубы:

,

где , , , .

Поправка, учитывающая переменность физических свойств жидкости :

– при нагревании жидкости;

– при охлаждении жидкости.

Местный и средний коэффициенты теплоотдачи при турбулентном течении жидкости:

;

,

где – поправка на неизотермичность потока (М.А. Михеева).

Средний коэффициент теплоотдачи при смешанном течении жидкости вдоль плоской поверхности или трубы приближенно:

.

Теплообмен при поперечном обтекании труб и пучков

Средний коэффициент теплоотдачи при обтекании одиночной трубы жидкостью или газом:

при ;

при ;

при ,

где – при нагревании жидкости; – при охлаждении жидкости; – поправка на угол скоса потока (определяется в зависимости от угла между вектором скорости и осью трубы ).

Определяющий размер – диаметр трубы d. Определяющая температура – средняя температура жидкости или газа – (кроме Pr_с). Скорость потока определяется по самому узкому поперечному сечению канала в безграничном потоке .

Средний коэффициент теплоотдачи трубы в глубинном (начиная с третьего ряда) ряду пучка при , ;

Шахматный пучок:

при ;

при ;

Коридорный пучок:

.

Средний коэффициент теплоотдачи при обтекании всего пучка труб жидкостью или газом, , s₁ – поперечный шаг, s₂ – продольный шаг труб в пучке; – поправка на угол скоса потока; – поправка на количество рядов в пучке. Определяющий размер – диаметр трубы d. Определяющая температура – средняя температура жидкости или газа (кроме Pr_c). Скорость потока определяется в сечении, проходящем через оси поперечного ряда труб.