Тепловіддача при обтіканні стінки

Коли омивається одинока труба: ,

д е - зовнішній діаметр т руби; - швидкість набуваючого потоку.

При подальшому збільшенні швидкості за трубою створюється два відірвавшихся вихри.

Ще при подальшому руху рідини вихри відтягуються все далі від труби, створюючи турбулентний потік.

Я кщо , тоді .

Якщо , тоді .

Якщо , тоді .

Вільна конвекція

Рушійною силою при вільній конвекції є різниця густин. В випадку тепловіддачі різниця густин виникає за рахунок різниці температур.

При вільній конвекції на рідину діють гравітаційні і в’язкісні сили. Співвідношення цих сил може бути охарактеризовано критерієм :

,

де g – гравітаційні сили; ν - в’язкісні сили; β – коефіцієнт об’ємного розширення; Δt – різниця температур між стінкою та рідиною.

Теплофізичні характеристики можуть бути охарактеризовані критерієм :

,

де c – теплоємність; μ – динамічна в’язкість.

Критерії Gr і Pr приблизно однаково впливають на інтенсивність тепловіддачі при вільній конвекції.

Міхєєв запропонував для вільної конвекції співвідношення:

Коефіцієнти с та n беруть з довідників, наприклад:

Gr·Pr	n	с
<10-3	0	0,5
10-3–5·102	1/3	1,18
5·102–2·107	1/4	0,54
2·107–1013	1/3	0,135

При чому для газів .

Для останніх випадків буде використовуватися рівняння:

Якщо рідина омиває стінки в замкнутому просторі, тоді її рух стає набагато складніший і тепловіддача може бути описана рівнянням теплопровідності (рівнянням Фур’є) з деяким підсиленням тепловіддачі за рахунок вільної конвекції можливі наступні випадки руху: T₁>T₂

Де - експериментальний коефіцієнт теплопровідності.

За визначальну температуру береться середня температура стінок:

Тепловіддача при зміні агрегатного стану (Тепловіддача при фазових переходах)

Процеси, що розглядаються – конденсація та кипіння.

Ці процеси характеризуються прихованою теплотою, яка позначається r і має розмірність Дж/кг. Прихованою теплотою називається кількість тепла, яку необхідно підвести, щоб випаровувався 1 кг рідини, або та кількість тепла, яка виділяється при конденсації цієї ж кількості рідини (прихована теплота конденсації, пароутворення). Ця величина залежить від роду рідини, температури і сама величина знаходиться в довідниках. Кількість теплоти, що затрачається на пароутворення або виділяється при конденсації, знаходить згідно рівняння:

Процеси кипіння та конденсації відбуваються при постійній температурі, яка залежить від тиску.

Конденсація

Конденсація – це процес фазового переходу пари в рідину. Конденсацію можна викликати або охолодженням пари, або ж різким збільшенням тиску.

В зв’язку з цим розрізняють поверхневу конденсацію пари та об’ємну конденсацію пари. Об’ємна конденсація проходить у всьому об’ємі, при різкому збільшенні тиску пари, поверхнева конденсація відбувається тоді, коли пара охолоджується за допомогою холодних стінок. Ми будемо розглядати найбільш поширений другий випадок.

Поверхнева конденсація буває:

1) плівковою, коли утворена рідка фаза на холодній поверхні в вигляді стійкої плівки, тобто конденсат змочує поверхню;

2) крапельною, коли утворюються окремі краплі конденсату і цей конденсат не змочує повністю поверхню теплообмінну.

Ми будемо розглядати поверхневу плівкову конденсацію.