ВІЛЬНА КОНВЕКЦІЯ.

ВІЛЬНА КОНВЕКЦІЯ.

1.2.1. Розрахункові формули і приклад розрахунку.

Основне рівняння конвекційної тепловіддачі (закон Ньютона):

, (1.9)

де – потужність теплового потоку, Вт:

- коефіцієнт тепловіддачі, Вт/м²·К;

t₁– температура твердої поверхні, град;

t₂– температура рідини чи газу, град;

F – площа тепловіддавальної поверхні, м².

Питомий потік від твердої поверхні:

, (1.10)

де – різниця температур твердої поверхні та рідини чи газу, град;

R – термічний опір, м²·К/Вт.

. (1.11)

Критеріальні рівняння вільної конвекції у відкритий простір мають вигляд:

для плівкового режиму: ()

(1.12)

для перехідного режиму: ()

(1.13)

для ламінарного режиму: ()

(1.14)

для вихрового режиму: ()

(1.15)

У наведених рівняннях критерій Нуссельта:

де - визначальний розмір, м: для вертикальної поверхні – висота h, для горизонтальної поверхні – ширина b, для горизонтальної труби – зовнішній діаметр d; – коефіцієнт теплопровідності рідини чи газу, Вт/м К.

Критерій Грасгофа:

де – кінематична в’язкість рідини чи газу, м²/с; – коефіцієнт об’ємного розширення рідини чи газу, 1/К; g – прискорення вільного падіння, м/с².

Для газу:

де – визначальна температура середовища, за якою вибирають його теплофізичні властивості та критерій Прандтля;

Значення α знаходять за критерієм Нуссельта. Якщо горизонтальна поверхня тепловіддачі звернута донизу, то величину знайденого α потрібно зменшити на 30 %.

Приклад. Знайти втрати теплоти вертикальним паропроводом діаметром d = 100 мм і висотою h = 4 м, якщо температура його поверхні
t₁= 170ºC, а температура середовища t₂= 30ºC.