Лабораторный практикум по курсу общей теплотехники, страница 49

Таким образом, при известных конструктивных параметрах тела (V, F ) и его теплофизических характеристиках (c, ), используя  экспериментальное значение темпа охлаждения m, суммарный коэффициент теплоотдачи   можно определять по формуле  (8.4).

          С другой стороны в условиях поставленной задачи суммарный коэффициент теплоотдачи    может  быть  определён  теоретическим  путём. В этом случае составляющие процесса теплоотдачи (конвективный и лучистый теплообмены) рассчитываются отдельно.

Конвективный теплообмен

Конвективный теплообмен рассчитывается на основе теории подобия с использованием критериев подобия и критериальных уравнений.

          Коэффициент теплоотдачи при охлаждении тела в воздухе (свободная конвекция) рассчитывается по формуле

                                               ,                                   (8.9)

Здесь     –  коэффициент теплопроводности,  ;

            d    –  характерный  размер  тела,  м; так для трубы:  при  горизонтальном её

                      расположении – это наружный  диаметр, при  вертикальном

                      положении  –  длина трубы;

          Nu   –  критерий  Нуссельта  (безразмерная величина),  характеризующий

                     теплообмен    на    границе    стенка – газ    и    определяемый    по

                     критериальной зависимости

                                               ,                                   (8.10)

        Gr –  критерий   Грасгофа   (безразмерная величина),   характеризующий

                 режим восходящего движения:

                                                        ;                                      (8.11)

          –  коэффициент объёмного расширения воздуха:

 ;

       t  –  среднеарифметическая величина температуры:

,   C;

      t  –  температура стенки,  C;

      t   –  температура воздуха на удалении от стенки,  C;

       g   –  ускорение силы тяжести ( g= 9,81 м/с);

         –  коэффициент кинематической вязкости воздуха,  м/с ;

      Pr  –  критерий Прандтля, характеризующий физические свойства воздуха

                (безразмерная величина):

  ;

       a   –  коэффициент температуропроводности воздуха,  м/с.

          Примечания: 

1) все теплофизические константы для воздуха, входящие в состав критериев, а также  критерий Прандтля Pr, выбираются из таблицы 8.1  по средней температуре  t;