Теплообмен естественной конвекцией.

Элементы, выделяющие теплоту, называют источниками, поглощающие – стоками, а сам процесс передачи тепловой энергии – теплообменом.

Конвекция связана с движением жидкой или газообразной среды, соприкасающейся с твердым телом – элементом конструкции. Конвекция заключается в совместном действии теплопроводности среды, запасания энергии в ней и перемешивания среды. Конвекция может быть естественной и вынужденной. Естественная – обусловлена движением среды за счет разности плотностей холодной и нагретой областей. Вынужденная (принудительная) – за счет движения среды под действием вынуждающих сил.

Конвекция описывается законом Ньютона-Рихмана:

где:

· – тепловая энергия, передаваемая от i-го тела к среде (и наоборот);

· – удельная тепловая проводимость (зависит от теплофизических и кинематических параметров среды, а также от формы, размеров элементов конструкции и их ориентации относительно потоков среды);

· – площадь i-го тела, находящаяся в контакте со средой.

При анализе теплообмена конвекцией используются следующие критериальные уравнения.

Критерий Нуссельта		Критерий Прандтля
Критерий Грасгофа		Критерий Рейнольдса

Где:

· L – определяющий размер (например, высота стенки при продольном обтекании ее потоком среды);

· g = 9.8 м/с2;

· – коэффициент объемного расширения среды [1/K];

· – коэффициент кинематической вязкости [м2/c];

· – коэффициент температуропроводности [м2/c];

· V – скорость движения среды.

Естественная конвекция в неограниченном пространстве.

1. Теплообмен неограниченного цилиндра(проводной или струнный монтаж l/d>100)

При ламинарном режиме движения среды

,

где – коэффициент, учитывающий теплофизические параметры среды и являющийся функцией температуры (берется из справочников).