Тепловіддача

У табл. І-ІІІ.1 подано перелік основних видів тепловіддачі і відповідних розрахункових формул.

Таблиця І-ІІІ.1

Основні види тепловіддачі

Вид тепловіддачі

Номер рівняння

А. Конвективна тепловіддача, яка не супроводжується зміною агрегатного стану І. Вимушений рух Протікання в трубах та каналах: а) розвинутий турбулентний рух б) Re<10 000 Поперечне обтікання пучків труб: а) гладких б) реберних Протікання вздовж плоскої поверхні Стікання рідини плівкою вертикальною поверхнею Перемішування рідин мішалками ІІ. Вільний рух (природна конвекція) Б. Тепловіддача за зміни агрегатного стану Плівкова конденсація пари Кипіння рідин В. Тепловіддача за теплового випромінювання твердих тіл

(I-III.17)-(I-III.22) (I-III.23)-(I-III.28) (I-III.29)-(I-III.35) (I-III.36)-(I-III.37) (I-III.38)-(I-III.40) (I-III.41)-(I-III.44) (I-III.45) (I-III.46)-(I-III.48) (I-III.49)-(I-III.59) (I-III.60)-(I-III.65) (I-III.66)-(I-III.71)

5. Основні критерії подібності, що входять до критеріальних рівнянь конвективної тепловіддачі.

Критерій Нуссельта

, (I-III.11)

який характеризує інтенсивність переходу тепла на границі потік-стінка.

Критерій Прандтля

, (I-III.12)

який характеризує відношення в’язкості та температуропровідних властивостей теплоносія.

Критерій Рейнольдса

, (I-III.13)

який характеризує співвідношення сил інерції та тертя у потоці.

Критерій Ґалілея

, (I-III.14)

який характеризує співвідношення сил тяжіння, інерції та тертя в потоці.

Критерій Грасгофа

, (I-III.15)

який характеризує співвідношення сил тертя, інерції та підйомної сили, зумовленої різницею густин в окремих точках неізотермічного потоку.

Критерій Пекле

, (I-III.16)

який характеризує співвідношення між теплом, що переноситься конвекцією, і теплопровідністю під час конвективного теплообміну.

Величини, які входять у вирази для критеріїв подібності, і їхні одиниці вимірювання наведені у табл. І-ІІІ.2.

Таблиця І-ІІІ.2

Величини критеріїв подібності і їхні одиниці вимірювання

Величина	Одиниця вимірювання
1	2
– коефіцієнт тепловіддачі..........................................................................	Вт/(м2К)
– коефіцієнт об’ємного розширення........................................................	К-1

Продовження табл. І–ІІІ.2

1	2
 – густина.......................................................................................................	кг/м3
– коефіцієнт теплопровідності..................................................................	Вт/(мК)
– різниця температур стінки і рідини (або навпаки).............................	К
– динамічний коефіцієнт в’язкості...........................................................	Пас
ν – кінематичний коефіцієнт в’язкості..........................................................	м2/с
– коефіцієнт температуропровідності.........................................	м2/с
– питома теплоємність (за сталого тиску)................................................	Дж/(кгК)
– прискорення вільного падіння...............................................................	м/с2
– визначальний геометричний розмір (для кожної формули вказується, який розмір є визначальним)......................................................	м
– швидкість.................................................................................................	м/с
– теплота пароутворення (випаровування)...............................................	Дж/кг

Фізико-хімічні константи рідини (газу), які входять до критеріальних рівнянь конвективної тепловіддачі, необхідно вибирати із довідникових даних за визначальної температури. Яка температура приймається за визначальну, вказується для кожного окремого випадку тепловіддачі.

6. До критеріальних рівнянь конвективної тепловіддачі входить множник , який враховує напрям теплового потоку і є близьким до одиниці, коли температури рідини і стінки не дуже відрізняються. Під час обчислення критерію значення фізико-хімічних констант необхідно вибирати за температурою стінки. Наближене значення критерію для крапельних рідин можна визначити за номограмою (рис. 3Д додатка). Для води значення критерію подано у табл. 1Д додатка.

У крапельних рідин із збільшенням температури величина критерію зменшується (див. рис. 3Д додатка). Отже, для крапельних рідин під час нагрівання . Тому під час проектування теплообмінників в розрахунках коефіці­єнтів тепловіддачі для рідин, що нагріваються, можна приймати , допускаючи невелику похибку в бік зменшення коефіцієнта тепловіддачі, тобто в бік запасу. Для рідин, що охолоджуються, коли , з достатньою точністю можна приймати середнє значення .

Для газів як під час нагрівання, так і під час охолодження, оскільки для газу цієї атомності (за невисоких тисків) критерій є величиною приблизно сталою, що не залежить від температури та тиску.

Наближені значення критерію для газів:

Одноатомні гази..... .....................0,67

Двоатомні гази............................0,72

Триатомні гази...........................0,8

Чотири- та багатоатомні гази.....1,0

7. Тепловіддача під час розвинутого турбулентного руху в прямих трубах та каналах .

Розрахункова формула

. (I-III.17)

За рівнянням (I-III.17) побудовано номограму (13Д додатка), яку рекомен­дують для проведення розрахунків. Вирази для критеріїв (див. рівняння (I-III.11) та інші, а також табл. І-ІІІ.2).

Визначальна температура – середня температура рідини (газу), визначальний геометричний розмір – еквівалентний діаметр :

, (I-III.18)

де – площа поперечного перерізу потоку, а – повний периметр поперечного пере­різу потоку, незалежно від того, яка частина цього периметра бере участь у теплообміні.

Для труб круглого перерізу .

Значення поправкового коефіцієнта , що враховує вплив на коефіцієнт тепловіддачі відношення довжини труби до її діаметра , наведено у табл. І-ІІІ.3.

Таблиця І-ІІІ.3