konvektív hőcsere
A konvekciós hőcsere vagy hőátadás folyamatot nevezzük egy közös átviteli hő konvekcióval és hővezetéssel a felületén a szilárd fal a folyadékáramlási vagy lehúzza azt a folyadék áramlását a falra.
A hőáram a konvektív hőcsere Q arányos a felülettel a fal, és a hőmérséklet-különbség a folyadék és a falak. Úgy kell kiszámítani Newton egyenlet - Richman:
ahol F - felületet, amelyen keresztül hőátadás történik, m 2; T1 - a hőmérséklet a fűtőtest, 0 ° C;
t2 - hőmérséklet a fűtött test, 0 ° C; t1 - t2 -temperaturny nyomáson, 0 ° C; # 945; - arányossági tényező, az úgynevezett hőátadási tényező. W / (m 2 · 0 C).
A hőátadási tényező különböző tényezőktől függ:
folyadék áramlási sebessége, a természet a erők okozó annak mozgása, a fizikai tulajdonságai a folyadék (sűrűség, viszkozitás, hővezető képesség) és mindenekelőtt a módban a mozgás a folyadék.
Által létrehozott Otto Reynolds az ő kísérletei (1884)
meg kell különböztetni két fő mód a mozgás a folyadék: lamináris iturbulentny. által leírt különböző egyenletek.
Lamináris áramlási összes folyadékot részecskék mentén mozognak párhuzamos pályák és fluid részecskék nem keverednek egymással. Ebben az esetben a hőátadást egy adatfolyamot a másikba kerül sor, csak termikus konduktivitás, valamint a hővezető folyadékok (cseppecske és gázok) kicsi, a hő eloszlása a teljes súlya a folyadék lamináris áramlás lassú.
A turbulens áramlás a folyadék részecskék véletlenszerűen mozog: egyes részecske mozog a csatorna mentén egy bizonyos sebességgel, és ezen kívül, végez mozgást merőleges falak a csatorna. Tehát van egy keverő folyadék részecskék és a hőátadás a területen magasabb hőmérsékletről alacsonyabb hőmérsékletre, azaz konvekciós hőátadás. Továbbá, keverés közben a részecskék történik ütközés, a részecskék és a hőt az egyik részecske a másikba.
Hasonlósága konvektív hőátadás.
Meghatározó konvekciós hőátadási tényező # 945; elméletileg nehéz, és a legtöbb esetben nem lehetséges hatása miatt számos tényező befolyásolja a hőátadást.
Mivel a kutatás nagy kísérleti létesítmények nehéz, általában ezeket a vizsgálatokat elvégezni modell kis léptékben kapcsolatban a kereskedelmi üzem.
A körülmények, amelyek kutatásokat folytat a modellek említett feltételek a hasonlóság, amelyet a nevezett az elmélet a hasonlóság, és a kapott eredmények ebben a szimulációban nevezték száma (kritériumokat) hasonlóságot. Ezek a kritériumok a nevét a tudósok, akik megkapták az eredményeket a megállapított kritériumok kutatás.
1. A számú (teszt) Nusselt (Nu).
Ez a szám határozza meg a hasonlóság mértéke konvektív hőátadás a határoló fal - folyadék. A intenzívebb hőátadás konvekció, annál
szám Nu és minél nagyobb a hőátadási tényező # 945;, akkor látható, a képlet
ahol # 945; - hőátadási tényező, W / (m 2 · K); # 955; - a hővezető folyadék, W / (m · K); # 8467 ;. 0 - meghatározó valamely lineáris méret m Ez lehet egy cső átmérője, vagy a hossza a lemez, amely mentén hőátadás történik.
Amint azt a fentiekben megjegyeztük, hőátadás konvekció útján határozza meg számos tényező vagy kritériumok, amelyek meghatározzák a minőségi hőcserélő, és megszámlálja Nu.
Ez a szám határozza meg, a hasonlóság a karakter folyadékáram Re = W0 · # 8467; 0 / # 957; .
ahol W0 - átlagos lineáris folyadék sebességének aránya határozza meg a térfogatot, hogy nem értenek egyet áramlási területnek m / s:
(Itt Vt - térfogatáram, m 3 / s; f - csatorna keresztmetszeti területe, m 2);
# 957; - kinematikus viszkozitása a folyadék, 2 m / s, ami az egyik a tulajdonságait a folyadék, ellenállt a relatív mozgás (shift) a folyékony részecskék. Meg lehet meghatározni
dinamikus viszkozitás a folyadék # 956;, N · s / m 2 által az arány
# 957; = # 956; / # 961;, ahol # 961; - folyadék sűrűsége, kg / m 3.
Például, a kinematikus viszkozitást a víz hőmérséklete határozza meg a képlet
A nem kör alakú csatornák vezetünk a belső helyett átmérőjű paraméter - ekvivalens átmérője.
Fluid Motion marad lamináris amíg dimenzió nélküli szám, kevesebb Reynolsa 2320 (Re <2320). При Re> 10000 mód mozgást tekintjük tour-
turbulencia. Szám 2320 3. A Prandtl-szám (Pr). Ez a szám határozza meg a fizikai tulajdonságait a folyadék: ahol a termikus folyadék 2 m / s. Pr száma az ideális gázok függ atomi. Az ideális gázok egyértékű ..................... ..0,67 A valódi gázok kissé hőmérsékletfüggő. A folyadékcsepp változik 0 0 C és 130 0 C-on és feletti hőmérsékleten 130 0 C-on vesszük Pr = 1. A fal száma Pr veszik egyenlő 1. 4. száma hasonlóság Grafsgofa (Gr) meghatározza az arány a emelőerő okozta a különbség a sűrűség a hideg és a felmelegített folyékony részecskék, valamint a molekuláris súrlódási erők, vagyis a Gr jellemzi az intenzitás a szabad folyadék mozgását: ahol # 946; - hőmérsékleti együtthatója volumetrikus expanzió, K -1; (Az ideális gázok # 946; = 1 / K -1 273B15); g - nehézségi gyorsulás, m / s 2; # 8710; t - a hőmérséklet ny nyomás - hőmérséklet különbség a meghatározó fal hőmérsékleteket és a folyadék 0 C. 5. A Péclet száma Pe a termék a számok RE és Pr. Az általánosított egyenlete konvektív hőátadás lehet ebben a formában íródott, Nu = C · Re m · Pr n · Gr P · (PrZh / PRST) 0,25. A koefficiens C és a kitevőket m, n és p, empirikusan határozzuk meg a konkrét esetekben a konvektív hőátadás (szabad konvekcióval és kényszerített folyadék áramlását, a lamináris és turbulens áramlás, a hosszanti irányú folyadékáramlási és keresztáramú több mint egy sima lemez, stb) . Példa 8.1. A áramló levegő a cső belsejében, amelynek átlagos hőmérséklet-t B = 200 0 C; P1 = 1 MPa nyomáson, és a sebesség w = 12m / s. Annak megállapításához, a hőátadási együtthatója cső levegő (# 945; 1), és a hőáram, említett 1 m hossza a cső, ha a cső belső átmérője d1 = 50 mm; vastagságában # 948; = 3 mm, hővezető # 955; = 20 W / (mK). A csövön kívül mossuk forró gázok. A hőmérséklet és a hőátadási tényező a forró gázok körülveszi a csövet rendre t r = 700 0 C, # 945; 2 = 60 W / m 2 * K A viszkozitás a nyomás alatti gáz segítségével (0,01 - 1 MPa) megváltozik jelentéktelen, ezért, hogy elfogadja egy előre meghatározott hőmérséklet-t 0 B = 200 ° C; kinematikus viszkozitás (4. táblázat) # 947; = 34,85 x 10 -6 m 2 / s; hővezető # 955; = 3,94 * 10 -2 W / (mK), az érték a Prandtl levegő egyenlő PrV = 0.680. Fali PRS = 1,0 Ekkor a Reynolds-szám egyenlő Nu = 0,021 · 17216,6 0,8 · 0680 0,43 · (0680/1) 0,25 = 39,54 A Nusselt számát határozza meg a hőátadási tényező a külső cső fala a levegő, amelyet a képlet Hőáram 1 m cső hossza határozza meg a képlet ahol a hőátadási tényező KL cső KL = 1 / [1 / (29,39 · 0,05) + (1 / (2 × 20)) · Ln (0,053 / 0,05) + 1 / (60 · 0,053)] = 1,004 W / m 2 K A hőmennyiség adott off cső 1 m, szerint határozzuk meg az alábbi képlet ahol C0 = 5,670 W / m 2 K 4 - együttható abszolút fekete test: # 949; S - milyen mértékű fekete cső, fogadja # 949; C = 0,9. A hő által leadott sugárzási felületre 1m cső lesz egyenlő QL = 0,9 · 5,67 · 3,14 · 0,053 · 1 · [((750 + 273) / 100) 4 - ((200 + 273) / 100) 4] = 8880,49 W / m 2. Összesen hőáram egyenlő QOB = q + QL = 91,92 + 8880,49 = 8972,417 W válaszolni: # 945; 1 = 29,39 W / m 2 K, q = 91,92 W, W QOB = 8972,417 1. Mi az a konvektív hőátadás? 2. Mi a lényege konvektív hőátadás? 3. Miért konvektív hőátadás az átmenet a lamináris áramlás turbulens hőátadás feltételeit javítják? 4. Mi határozza méret? 5. Hogyan kritériuma Prandtl? 6. Mi jellemzi Reynolds? 7. Mi jellemzi a Grashof kritérium?Kapcsolódó cikkek