Особенности проведения испытаний в климатических камерах, страница 3

                                              (2.5.7.)

где α – коэффициент теплоотдачи, показывающий, какое количество теплоты отдается в единицу времени единицей поверхности при разности температур между поверхностью стенки и теплоносителем, равной одному градусу.

Причиной вынужденной конвекции в камере является принудительная циркуляция воздуха. Процессы теплообмена при вынужденном движении теплоносителя и при свободной конвекции протекают по-разному. При вынужденной конвекции теплообмен внутри камеры зависит от его геометрических размеров и формы, от конфигурации изделий, от направления и скорости движения воздуха (теплоносителя). Существенное влияние на теплообмен оказывает состояние испытуемого изделия. Нетепловыделяющие изделия характеризуются тем, что при постоянной и равномерно распределенной температуре окружающей среды, когда ее значение выше температуры внутри изделия, тепловой поток устремляется из окружающей среды внутрь изделия, а когда ниже – в обратном направлении. Этот процесс будет продолжаться до наступления теплового равновесия между изделием и окружающей средой.

Тепловыделяющие изделия характеризуются тем, что внутри них выделяется тепловая энергия и тепловой поток направлен от изделия в окружающую среду, в результате чего изделие охлаждается. Повышение температуры изделия будет иметь место только при возрастании температуры окружающей среды.

При испытаниях тепловыделяющих изделий в камерах значительную часть их общего теплообмена составляет вынужденная конвекция, существенно зависящая от скорости циркуляции воздуха. Чем больше скорость воздуха, тем эффективнее теплоотдача изделия. Следовательно, при одной и той же температуре окружающей среды температура поверхности изделия будет понижаться с увеличением скорости обтекающего его воздуха. От скорости циркуляции воздуха вокруг изделия зависит коэффициент теплопередачи λ(v), Вт/(м² *градус). В таких условиях коэффициент теплопередачи, согласно эмпирической формуле, является функцией скорости движения воздуха

                                         (2.5.8.)

где а~10; v - скорость воздуха, м*с^–1.

Экспериментальные данные показывают, что целесообразно выполнение условия

                                             (2.5.9.)

При малой скорости воздуха (что обычно соответствует условиям испытаний) b~3, с возрастанием скорости воздуха значение b увеличивается и при v~3м*с^–1, b=8. Если v=0,3м*с^–1, погрешность при определении температуры испытуемого изделия не превышает 10%. Существенное влияние на теплообмен оказывает площадь поверхности изделия, перпендикулярная воздушному потоку. Таким образом, температура поверхности испытуемого изделия при одной и той же температуре окружающей среды определяется выражением

                                        (2.5.10.)

где Р - количество тепла, переносимого в единицу времени, Вт; F – эффективная площадь тепловыделения, м².

Процесс теплоотдачи является сложным процессом, а коэффициент теплоотдачи является сложной функцией различных величин, характеризующих этот процесс. Очевидно, что коэффициент теплоотдачи α, в частности, определяется теплоносителем, от свойств которого зависит теплоотдача. В общем случае коэффициент теплоотдачи является функцией формы Фи размеров l_1,l₂…l_i камеры, температуры t_с поверхности нагрева, скорости v движения окружающей среды (теплоносителя) и ее температуры t_т, а также ряда ее физических свойств, зависящих в свою очередь от температуры и иногда от давления:

         (2.5.11.)

где С_р - удельная теплоемкость, ρ плотность вещества, μ – коэффициент вязкости, а=α/Ср коэффициент температуропроводности, характеризующий скорость изменения температуры в теле.

В реальных условиях одновременно существуют вынужденная и свободная конвекции. Относительное влияние свободной конвекции зависит от объема пространства, напряженности гравитационного поля, разности температур в различных точках пространства и скорости принудительной циркуляции воздуха.