Основні поняття й визначення

При конвективном теплообміні теплота одночасно переноситься конвекцією й теплопровідністю. Розрізняють вимушену й вільну конвекцію. Вільна виникає під дією різниці густин нагрітих і холодних об'ємів рідини. Вимушена виникає під дією сил, що спричиняють напрямлений рух рідини або газу (робота насоса, вентилятора й ін.). КТ підкоряється закону Ньютона-Ріхмана: – диференціальна форма, ,

де t_с, t_р – температура стінки й рідини, ^оС; F – площа поверхні теплообміну, м²; a - коефіцієнт тепловіддачі . Коефіцієнт тепловіддачі чисельно дорівнює кількості теплоти, що проходить в одиницю часу через одиницю площі поверхні при різниці температур між стінкою й рідиною в один градус. Якщо a визначається для елемента поверхні, то його називають місцевим або локальним, . Якщо a визначається для всієї поверхні, то його називають середнім .

При русі рідини уздовж поверхні поблизу неї утворюється шар загальмованої рідини. Шар, у якому швидкість v змінюється від значення на стінці до швидкості незбуреного потоку, називається гідродинамічним прикордонним шаром. Він є основним термічним опором при переносі теплоти. Рух у шарі може бути ламінарним і турбулентним. У ламінарному шарі (товщина його d_л, див. рис.) теплота переноситься теплопровідністю, тому зі збільшенням d_л, a зменшується. У перехідному шарі a зростає й зі збільшенням товщини турбулентного шару d_т дещо знижується і в області розвиненого турбулентного плину стабілізується. Турбулентний гідродинамічний шар складається з в’язкого підшару, товщиною d_в.п., у якому вихри гасяться силами в'язкості. У турбулентному шарі теплота переноситься і конвекцією, й теплопровідністю. Шар рідини, у якому температура змінюється від значення на стінці до температури незбуреного потоку, називається тепловим прикордонним шаром.