Техническая термодинамика. Законы идеальных газов. Первый и второй законы термодинамики. Теория теплообмена, страница 6

Будем рассматривать плоскую систему с двух сторон теплоносителями ,т.е. с двух сторон происходит конвективный теплообмен. 

В этом случае  коэффициенты теплоотдачи.

Смысл этого закона состоит в том, чтобы выделить величину которая слабо зависела бы от температурного напора.

Уравнение теплопередачи через плоскую стенку

                         

                      

              ,     где         

              ,       где     

                                     Теплопередача через цилиндрическую стенку

 - термическое сопротивление  со стороны внутреннего потока

 - внешнее термическое сопротивление

 - термическое сопротивление цилиндрической стенки

                            Критический радиус изоляции

  

          

Здесь может быть реализовано 2 случая:

1)  (ситуация благоприятна)

2)  (ситуация неблагоприятна)

   =>  

Вывод: при изоляции цилиндрической стенки теплопроводность теплоизоляции должна удовлетворять =>.

2.2. Конвекция

Рассмотрим плоскую пластину, охлаждаемую за счёт естественной конвекции.

Картины течения при естественной конвекции

1. Горизонтальная труба малого размера

2.     Горизонтальная труба большого размера

     3.   Горизонтальная плита, обращённая нагретой поверхностью к верху

 

2.  Горизонтальная плита, обращённая нагретой поверхностью к низу

3.  Горизонтальная пластина большой протяжённости

4.  вертикальная щель малой протяжённости

5.  Вертикальная щель большой протяжённости

6.  Горизонтальный цилиндрический зазор

9.   

 10.   Горизонтальная прослойка

11. 

Во всех рассмотренных случаях теплоотдача рассчитывается на основе полуэмпирических критериальных уравнений вида:

               

Приведём зависимость, описывающую опытные данные для пластин, труб, шаров (вертикальные и горизонтальные поверхности):

C	1,18	0,54	0,135
n	1/8	1/4	1/3

 Физические свойства среды берутся по средней температуре

В литературе также описаны формулы вида:

В этой формуле физические свойства берутся по температуре вдали от тела, а изменение физических свойств в пристенном слое учитывается дополнительным сомножителем: .

                      Уравнение неразрывности:

                                  

                       Уравнение движения:

                  

                      Уравнение энергии: