Лабораторный практикум по теплоснабжению. - 20 стр.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ - экспериментально определить локальный               Тепловой поток при конвективном теплообмене опреде-
коэффициент теплоотдачи вдоль вертикальной поверхности ,     ляется законом Ньютона:
обобщить результаты в виде критериальных зависимостей с
последующим сопоставлением с расчетными формулами и                       Q = α (Tw – Tf) · F                          (1)
оценить влияние различных газовых сред на характер течения
в пограничном слое .                                               где Q – количество теплоты, передаваемое при конвек-
                                                             тивном теплообмене от твердой поверхности к газу, движу-
                   ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ                            щемуся относительно этой поверхности, [Q] =1 Вт; α – коэф-
                                                             фициент теплоотдачи, [α] = 1 Вт/(м2 К); Тw и Тf – температура
     Конвективный теплообмен – процесс переноса теплоты      твердой стенки и газа, [Т] = 1 К; F – площадь поверхности
при перемещении макрочастиц жидкости или газа относи-        теплообмена , [F] = 1 м2.
тельно поверхности твердого тела. Различается конвективный         Коэффициент теплоотдачи α представляет собой коли-
теплообмен при вынужденной и свободной конвекции. Вы-        чество теплоты , передаваемое через единицу площади изо-
нужденная конвекция осуществляется при перемещении объ-      термической поверхности теплообмена в единицу времени
емов жидкости или газа по действием сил давления, которое    при разности температур стенки и газа , равной одному кель-
обеспечивается принудительно посредством компрессора или     вину.
набегающего потока. Свободная конвекция осуществляется в           Коэффициент теплоотдачи α является функцией многих
поле внешних массовых сил различной природы: гравитаци-      переменных: режима течения среды, скорости течения, физи-
онных и электромагнитных, центробежных и т.д. В случае       ческих характеристик среды и т.д. Определение коэффициен-
свободной конвекции в поле гравитационных сил движение       та теплоотдачи производится теоретическими или экспери-
среды у твердой поверхности происходит за счет разности      ментальными методами с использованием теории подобия.
плотностей различных частей среды, обусловленной разно-            Для расчета местных коэффициентов теплоотдачи при
стью температур.                                             свободной ламинарной конвекции вдоль вертикальной по-
     Если в среду газа или жидкости ввести тело с отличной   верхности в неограниченном пространстве используют зави-
от среды температурой, то происходит нарушение равновес-     симость [2]
ного состояния среды. Возникающая температурная нерав-                                                            0 , 25
                                                                                                 0 , 25 ⎛ Pr f ⎞
номерность обусловливает неоднородность плотности среды                  Nu fx = 0,56(Grfx Pr f ) ⎜⎜           ⎟⎟        (2)
около тела , что приводит под действием гравитации к воз-                                               ⎝ Prw ⎠
никновению подъемных сил и свободной конвекции среды у             В данном уравнении определяющей является темпера-
поверхности тела.                                            тура среды Тf за пределами пограничного слоя , число Пран-
                                                             дтля Prw определяется по местной температуре стенки Tw.