Теория подобия и теплоотдача

Процессы подчиненные одним и тем же физическим законам называются подобными. Все величины, характеризующие один процесс могут быть получены умножением величин, характеризующих другой процесс на постоянные числа – константы подобия. Из величин характеризующих процесс составляют безразмерные степенные комплексы называемые критериями подобия. Они одинаковые для всех подобных процессов. Теория подобия применяется для процесса конвективного теплообмена и имеет следующие критерии:

Критерий Нуссельта – характеризует интенсивность теплообмена на границе жидкость – стенка:

,

где - коэффициент теплоотдачи, - определяющий размер, - коэффициент теплопроводности.

Критерий Рейнольдса – характеризует соотношение сил инерции и сил вязкости в потоке жидкости:

; , нс/м²,

где - плотность вещества, - скорость движения, - определяющий размер, - динамическая вязкость м²/с, - кинематическая вязкость.

Критерий Пекле – характеризует тепловые потоки при конвективном теплообмене:

;

где - скорость движения вещества, - определяющий размер, - коэффициент температуропроводности.

Критерий Прандля – характеризует физические свойства жидкости

,

где

Критерий Кутателадзе – характеризует изменение агрегатного состояния вещества:

;

где - удельная теплота парообразования, - удельная теплоемкость вещества, - разность температур.

Критерий Фурье – характеризует скорость изменения температурного поля:

.

Критерий Грасгофа – характеризует взаимодействие подъемных сил и сил вязкости:

,

где b - коэффициент объемного теплового расширения, 1/^оС.

Критерий Галилея – характеризует движение жидкости, вызываемое разностью плотностей отдельных ее частиц:

; .

Для некоторых, часто встречающихся процессов теплообмена, уже существуют критериальные зависимости которые можно применять для расчетов различных тепловых процессов, как в тепловых, так и в холодильных машинах.