Удельный тепловой поток определяется. Формула теплового потока


Как определить тепловой поток | Сделай все сам

Тепловой поток — это число тепловой энергии, которое передается через изотермическую поверхность за единицу времени. Стержневой колляцией этого представления является плотность.

Инструкция

1. Теплота является суммарной кинетической энергией молекул тела, переход которой от одних молекул к иным либо от одного тела к иному может осуществляться посредством 3 типов передачи: теплопроводностью, конвекцией и тепловым излучением.

2. При теплопроводности тепловая энергия переходит от больше нагретых частей тела к больше холодным. Интенсивность ее передачи зависит от градиента температур, а именно от отношения разности температур, а также площади поперечного сечения и показателя теплопроводности. В таком случае формула для определения теплового потока q выглядит так:q = -kS(?T/?x), где:k — показатель теплопроводности материала;S – площадь поперечного сечения.

3. Эта формула именуется законом теплопроводности Фурье, а знак минус в формуле указывает направление вектора теплового потока, тот, что противоположен градиенту температуры. Согласно этому закону, понижению теплового потока дозволено добиться, уменьшив один из его составляющих. Скажем, дозволено воспользоваться материалом с иным показателем теплопроводности, меньшим поперечным сечением либо разностью температур.

4. Конвективный тепловой поток осуществляется в газообразных и жидких веществах. В этом случае говорят о передаче тепловой энергии от нагревателя к среде, которая зависит от общности факторов: размера и формы нагревающего элемента, скорости движения молекул, плотности и вязкости среды и пр. В этом случае применима формула Ньютона:q = hS(Tэ — Tср), где:h – показатель конвективного переноса, отражающий свойства нагреваемой среды;S – площадь поверхности нагревательного элемента;Tэ – температура нагревательного элемента;Tср – температура окружающей среды.

5. Тепловое излучение – способ передачи тепла, тот, что являются разновидностью электромагнитного излучения. Величина теплового потока при такой теплопередаче подчиняется закону Стефана-Больцмана:q = ?S(Ти^4 – Тср^4), где:? – непрерывная Стефана-Больцмана;S – площадь поверхности излучателя;Tи – температура излучателя;Тср – температура окружающей среды, поглощающей излучение.

Если поперечное сечение объекта имеет трудную форму, для вычисления его площади следует разбить его на участки примитивных форм. Позже этого появится вероятность рассчитать площади этих участков по соответствующим формулам, а после этого их сложить.

Инструкция

1. Поделите поперечное сечение объекта на области, имеющие формы треугольников, прямоугольников, квадратов, секторов, кругов, полукругов и четвертей кругов. Если в итоге распределения будут получаться ромбы, поделите весь из них на два треугольника, а если параллелограммы — на два треугольника и один прямоугольник. Измерьте размеры всей из этих областей: стороны, радиусы. Все измерения осуществляйте в идентичных единицах.

2. Прямоугольный треугольник дозволено представить в виде половины прямоугольника, поделенного надвое по диагонали. Для расчета площади такого треугольника умножьте друг на друга длины тех сторон, которые примыкают к прямому углу (они именуются катетами), после этого итог умножения поделите на два. Если же треугольник прямоугольным не является, для расчета его площади сначала проведите в нем из всякого угла высоту. Он окажется поделенным на два различных треугольника, всякий из которых будет прямоугольным. Измерьте длины катетов всего из них, а после этого по итогам измерений вычислите их площади.

3. Дабы вычислить площадь прямоугольника, умножьте друг на друга длины 2-х его примыкающих друг к другу сторон. У квадрата они равны, следственно дозволено длину одной стороны умножить саму на себя, то есть, построить ее в квадрат.

4. Для определения площади круга поделите возведите его радиус в квадрат, а после этого умножьте итог на число ?. В случае, если фигура является не кругом, а полукругом, поделите площадь на два, а если четвертью круга — на четыре. У сектора измерьте угол между центром воображаемого центра и концами дуги, переведите его из градусов в радианы, умножьте на квадрат радиуса, а после этого поделите на два.

5. Сложите все полученные площади между собой, и получится площадь , выраженная в единицах того же порядка, что и начальные данные. Скажем, если длины сторон и радиусы измерялись вами в миллиметрах, площадь получится в квадратных миллиметрах.

6. Гораздо облегчить измерение площади трудной фигуры поможет прибор, называемый планиметром. Установите его шкалу на нуль, позже чего проведите щупом по силуэту фигуры. Прочитайте показания шкалы. Точность такого измерения получится относительно маленький.

Видео по теме

jprosto.ru

Как определить тепловой поток

Тепловой поток — это количество тепловой энергии, которое передается через изотермическую поверхность за единицу времени. Основной характеристикой этого понятия является плотность.

Инструкция

  • Теплота является суммарной кинетической энергией молекул тела, переход которой от одних молекул к другим или от одного тела к другому может осуществляться посредством трех типов передачи: теплопроводностью, конвекцией и тепловым излучением.
  • При теплопроводности тепловая энергия переходит от более нагретых частей тела к более холодным. Интенсивность ее передачи зависит от градиента температур, а именно от отношения разности температур, а также площади поперечного сечения и коэффициента теплопроводности. В таком случае формула для определения теплового потока q выглядит так:q = -kS(∆T/∆x), где:k - коэффициент теплопроводности материала;S – площадь поперечного сечения.
  • Эта формула называется законом теплопроводности Фурье, а знак минус в формуле указывает направление вектора теплового потока, который противоположен градиенту температуры. Согласно этому закону, понижению теплового потока можно добиться, уменьшив один из его составляющих. Например, можно воспользоваться материалом с другим коэффициентом теплопроводности, меньшим поперечным сечением или разностью температур.
  • Конвективный тепловой поток осуществляется в газообразных и жидких веществах. В этом случае говорят о передаче тепловой энергии от нагревателя к среде, которая зависит от совокупности факторов: размера и формы нагревающего элемента, скорости движения молекул, плотности и вязкости среды и пр. В этом случае применима формула Ньютона:q = hS(Tэ - Tср), где:h – коэффициент конвективного переноса, отражающий свойства нагреваемой среды;S – площадь поверхности нагревательного элемента;Tэ – температура нагревательного элемента;Tср – температура окружающей среды.
  • Тепловое излучение – метод передачи тепла, который являются разновидностью электромагнитного излучения. Величина теплового потока при такой теплопередаче подчиняется закону Стефана-Больцмана:q = σS(Ти^4 – Тср^4), где:σ – постоянная Стефана-Больцмана;S – площадь поверхности излучателя;Tи – температура излучателя;Тср – температура окружающей среды, поглощающей излучение.

completerepair.ru

Энциклопедия сантехника Тплопроводность материалов и потеря тепла через стену

Тплопроводность материалов и потеря тепла через стену

Чтобы понять, как считать теплопроводность - необходимо представить материал в виде вымышленной стены. На практике такие стены будут реальными. Данная статья поможет нам рассчитать теплопотери стены. Сложив все теплопотери стен - получим теплопотери всего дома. Но это только один фактор из трех составляющих теплопотерь дома. Не забывайте про вентиляцию и излучение тепла. О них поговорим в других статьях.

Также решим задачку для реального события. Смотри ниже.

Смотри изображение:

t1, t2 - точки температур. L - толщина стены. S - площадь стены.

Теплопроводность представляет собой количество теплоты, которое проходит в единицу времени через единицу толщины слоя материала.

Если быть точнее! То это отношение поверхностной плотности теплового потока к температурному градиенту.

Температурный градиент - это произведение толщины стенки материала на разность температур между противоположными плоскостями одной стенки.

Температурный градиент = L х ( t1 - t2 ).

Плотность теплового потока - это количество теплоты в единицу времени. Количество теплоты измеряется в Калориях. О калориях поговорим ниже.

Сначала я Вам покажу формулу нахождения теплопроводности и связи между ними.

λ - Коэффициент теплопроводности.

t1,t2 - температуры стенки по разные стороны. Измеряется либо в Цельсиях [°C] либо в Кельвинах [K].

°С = K - 273,15

Из-за того, что температура измеряется в разных единицах, то коэффициент теплопроводности, тоже имеет различные единицы измерения:

[ Вт / (м•°С) ] либо [ Вт / (м•K) ]

В редких случаях за место (Вт) может использоваться (Калория).

L - Толщина стенки, измеряется в метрах(м).

Q - Количество теплоты, измеряется в калориях(K) или в ваттах(Вт).

Эталоном значения одной калории является: Количество теплоты необходимое для того, чтобы нагреть один грамм воды на 1 градус Цельсия или Кельвина, при атмосферном давлении (101325 Па).

1 Дж = 0,2388 калорий1000 Калорий = 1 кКалория = 1,163 Ватт • час1 Калория = 4,1868 Дж

Для глубокого понимания коэффициента теплопроводности, нужно понимать, как находят количество теплоты. То есть нам нужно найти количество теплоты, которое расходуется между наружными плоскостями одной стены. Мы фактически находим потерянное тепло через стену.

Можно представить тепло как некую жидкость, проходящую в сквозь стенку. И количество этой некой тепловой жидкости проходящей в единицу времени и будет являться той самой теплотой. Чем больше ее проходит, тем больше мы теряем тепло и тем больше теплопроводность. Теплоизоляторы понижают теплопроводность, и мы теряем меньше тепла.

Данная формула помогает нам найти проходящее количество теплоты в сквозь стену.

Также еще выражаются в такой форме:

R - Температурное сопротивление, измеряется: (м2 • °С) / Вт, или: (м2 • K) / Вт

Q - Количество теплоты. Измеряется в Ваттах (Вт) или Калориях (К)

t1,t2 - температура стенки по разные стороны. Измеряется либо в Цельсиях [°C] либо в Кельвинах [K].

S - площадь стенки, измеряется в квадратных метрах (м2). Площадь находится умножением высоты на длину стенки. S = a • b.

При расчетах не забывайте, переводить единицы измерения в одно измерение! Например, если температура в Цельсиях, то все переменные должны быть указаны или переведены в градусы Цельсия. Расстояния и длины должны быть указаны и переведены к количеству метров (а не сантиметров или милиметров) и тому подобное.

Чем больше значение λ, тем большей теплопроводностью обладает вещество. В общем случае теплопроводность для данного вещества не является величиной постоянной: для твердых тел λ зависит от температуры, а для жидких и газообразных — еще и от давления.

Для металлов (кроме алюминия) теплопроводность с увеличением температуры несколько убывает, что означает, что холодный металл проводит теплоту лучше, чем нагретый. Теплопроводность металлов λ составляет 2,3-420 Вт/(м•К).

Для изоляционных и огнеупорных материалов λ при повышении температуры возрастает. Последнее объясняется тем, что большинство изоляционных материалов не представляют монолитной массы, а являются пористыми телами — конгломератом отдельных частиц с воздушными прослойками между ними. Эти воздушные прослойки уменьшают теплопроводность, но лучистый теплообмен, происходящий в этих прослойках, в итоге увеличивает суммарный теплоперенос при повышении температуры пористого тела. Для таких материалов λ зависит не только от свойств собственно материала, но и от степени его уплотнения, т.е. от плотности. Кроме того, на теплопроводность указанных материалов большое влияние оказывает влажность. С увеличением влажности теплопроводность возрастает. Для влажного материала λ выше, чем для сухого материала и воды, взятых в отдельности. Так, например, для сухого кирпича λ = 0,35 Вт/(м•К), для воды λ = 0,58 Вт/(м•К), а для влажного кирпича λ = 1,05 Вт/(м•К). Это объясняется тем, что адсорбированная в капиллярно-пористых телах вода отличается по физическим свойствам от свободной воды. Поэтому по отношению к такого рода веществам правильнее говорить о так называемой видимой теплопроводности. Теплопроводность теплоизоляционных материалов составляет 0,02—3,0 Вт/(м•К).

Для газов с увеличением температуры теплопроводность также возрастает, но от давления λ практически не зависит, кроме очень низких (менее 2,5 кПа) и очень высоких (более 200 МПа) давлений. Теплопроводность газов колеблется от 0,006 до 0,6 Вт/(м•К).

Для большинства капельных жидкостей теплопроводность находится в пределах 0,09—0,7 Вт/(м•К) и с повышением температуры уменьшается. Вода является исключением: с ростом температуры от 0 до 150 °С теплопроводность возрастает, а при дальнейшем увеличении температуры уменьшается.

Задача:

У меня дома в квартире, в комнате имеется наружная не утепленная стена площадью ( 2,5 х 5метров ), зимой очень холодно. Температура стены 20 °C. Стена без окна. Определить сколько уходит тепла через стену на улицу зимой, когда на улице температура -30 градусов. Стена кирпичная. Толщина 80 см.

Поскольку процесс конвекции хорошо проветривает стену с обоих сторон, то следует пренебречь разницу температур у сомой стенки, и принять температуру воздуха. А с наружи еще естественные ветра проветривают так, что приближают температуру стены к температуре воздуха. Но на будущее имейте в виду, что температура поверхности стены отличается от температуры воздуха, но не значительно. Для реальных событий даже не превысит 5%. Мы это возможно обсудим в других статьях.

Дано:

S=2,5 х 5 = 12,5 м2

t1 = 20 °C, K1 = t1 + 273,15 = 293,15

t2 = -30 °C, K2 = t1 + 273,15 = 243,15

L = 80см = 0,8 метров.

Для кирпича из других источников:

λ = 0,44 Вт/(м•К) в переводе на Цельсия: = 0,44 Вт/(м•°С)

Величины получаются одинаковыми, так как величины Цельсия и Кельвина пропорциональны друг другу, просто сдвинуты на 273,15 единиц. Поэтому разница температур одинакова.

Решение простое: Просто вставляем в формулу имеющиеся значения и занимаемся арифметикой.

Q = 0,44 х (20-(-30))/0,8 х 12,5 = 0,44 х 50/0,8 х 12,5 = 343,75 Вт

Ответ: Теряется тепло стены на 344 Вт.

Если посчитать за месяц, то это будет: 344 Вт х 24 часа х 30 дней = 247,7 кВт•ч.

И это одна только стена столько потребляет! А сколько таких стен может быть?

Конечно, точность расчетов зависит от значения коэффициента теплопроводности для материала, из которого сделана стена. Влажность, тоже имеет значение. Так что этих коэффициентов в инете полным-полно, можете подобрать из различных таблиц.

В целом такой расчет очень даже полезный и почти совпадает с реальными цифрами.

Но не вздумайте пока рассчитывать свой дом по такому методу. Так как существуют еще кое-какие дополнительные расчеты, о которых будет рассказано в следующих статьях.

Таблицы я позже приготовлю! В других статьях будут. А так продолжение следует...

На счет задачи - это шутка конечно! Была бы у меня такая стена - я бы ее давно уже утеплил, так как знаю технологии, как это делать.

Пишите вопросы, обязательно отвечу!

 
Если Вы желаете получать уведомленияо новых полезных статьях из раздела:Сантехника, водоснабжение, отопление,то оставте Ваше Имя и Email.
 
Все о дачном доме        Водоснабжение                Обучающий курс. Автоматическое водоснабжение своими руками. Для чайников.                Неисправности скважинной автоматической системы водоснабжения.                Водозаборные скважины                        Ремонт скважины? Узнайте нужен ли он!                        Где бурить скважину - снаружи или внутри?                        В каких случаях очистка скважины не имеет смысла                        Почему в скважинах застревают насосы и как это предотвратить                Прокладка трубопровода от скважины до дома                100% Защита насоса от сухого хода        Отопление                Обучающий курс. Водяной теплый пол своими руками. Для чайников.                Теплый водяной пол под ламинат        Обучающий Видеокурс: По ГИДРАВЛИЧЕСКИМ И ТЕПЛОВЫМ РАСЧЕТАМВодяное отопление        Виды отопления        Отопительные системы        Отопительное оборудование, отопительные батареи        Система теплых полов                Личная статья теплых полов                Принцип работы и схема работы теплого водяного пола                Проектирование и монтаж теплого пола                Водяной теплый пол своими руками                Основные материалы для теплого водяного пола                Технология монтажа водяного теплого пола                Система теплых полов                Шаг укладки и способы укладки теплого пола                Типы водных теплых полов        Все о теплоносителях                Антифриз или вода?                Виды теплоносителей (антифризов для отопления)                Антифриз для отопления                Как правильно разбавлять антифриз для системы отопления?                Обнаружение и последствия протечек теплоносителей        Как правильно выбрать отопительный котел        Тепловой насос                Особенности теплового насоса                Тепловой насос принцип работыПро радиаторы отопления        Способы подключения радиаторов. Свойства и параметры.        Как рассчитать колличество секций радиатора?        Рассчет тепловой мощности и количество радиаторов        Виды радиаторов и их особенностиАвтономное водоснабжение        Схема автономного водоснабжения        Устройство скважины Очистка скважины своими рукамиОпыт сантехника        Подключение стиральной машиныПолезные материалы        Редуктор давления воды        Гидроаккумулятор. Принцип работы, назначение и настройка.        Автоматический клапан для выпуска воздуха        Балансировочный клапан        Перепускной клапан        Трехходовой клапан                Трехходовой клапан с сервоприводом ESBE        Терморегулятор на радиатор        Сервопривод коллекторный. Выбор и правила подключения.        Виды водяных фильтров. Как подобрать водяной фильтр для воды.                Обратный осмос        Фильтр грязевик        Обратный клапан        Предохранительный клапан        Смесительный узел. Принцип работы. Назначение и расчеты.                Расчет смесительного узла CombiMix        Гидрострелка. Принцип работы, назначение и расчеты.        Бойлер косвенного нагрева накопительный. Принцип работы.        Расчет пластинчатого теплообменника                Рекомендации по подбору ПТО при проектировании объектов теплоснабжения                О загрязнение теплообменников        Водонагреватель косвенного нагрева воды        Магнитный фильтр - защита от накипи        Инфракрасные обогреватели        Радиаторы. Свойства и виды отопительных приборов.        Виды труб и их свойства        Незаменимые инструменты сантехникаИнтересные рассказы        Страшная сказка о черном монтажнике        Технологии очистки воды        Как выбрать фильтр для очистки воды        Поразмышляем о канализации        Очистные сооружения сельского домаСоветы сантехнику        Как оценить качество Вашей отопительной и водопроводной системы?Профрекомендации        Как подобрать насос для скважины        Как правильно оборудовать скважину        Водопровод на огород        Как выбрать водонагреватель        Пример установки оборудования для скважины        Рекомендации по комплектации и монтажу погружных насосов        Какой тип гидроаккумулятора водоснабжения выбрать?        Круговорот воды в квартире        фановая труба        Удаление воздуха из системы отопленияГидравлика и теплотехника        Введение        Что такое гидравлический расчет?        Физические свойства жидкостей        Гидростатическое давление        Поговорим о сопротивлениях прохождении жидкости в трубах        Режимы движения жидкости (ламинарный и турбулентный)        Гидравлический расчет на потерю напора или как рассчитать потери давления в трубе        Местные гидравлические сопротивления        Профессиональный расчет диаметра трубы по формулам для водоснабжения        Как подобрать насос по техническим параметрам        Профессиональный расчет систем водяного отопления. Расчет теплопотерь водяного контура.        Гидравлические потери в гофрированной трубе        Теплотехника. Речь автора. Вступление        Процессы теплообмена        Тплопроводность материалов и потеря тепла через стену        Как мы теряем тепло обычным воздухом?        Законы теплового излучения. Лучистое тепло.        Законы теплового излучения. Страница 2.        Потеря тепла через окно        Факторы теплопотерь дома        Начни свое дело в сфере систем водоснабжения и отопления        Вопрос по расчету гидравликиКонструктор водяного отопления        Диаметр трубопроводов, скорость течения и расход теплоносителя.        Вычисляем диаметр трубы для отопления        Расчет потерь тепла через радиатор        Мощность радиатора отопления        Расчет мощности радиаторов. Стандарты EN 442 и DIN 4704        Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции                Найти теплопотери через чердак и узнать температуру на чердаке        Подбираем циркуляционный насос для отопления        Перенос тепловой энергии по трубам        Расчет гидравлического сопротивления в системе отопления        Распределение расхода и тепла по трубам. Абсолютные схемы.        Расчет сложной попутной системы отопления                Расчет отопления. Популярный миф                Расчет отопления одной ветки по длине и КМС                Расчет отопления. Подбор насоса и диаметров                Расчет отопления. Двухтрубная тупиковая                Расчет отопления. Однотрубная последовательная                Расчет отопления. Двухтрубная попутная        Расчет естественной циркуляции. Гравитационный напор        Расчет гидравлического удара        Сколько выделяется тепла трубами?        Собираем котельную от А до Я...        Система отопления расчет        Онлайн калькулятор Программа расчет Теплопотерь помещения        Гидравлический расчет трубопроводов                История и возможности программы - введение                Как в программе сделать расчет одной ветки                Расчет угла КМС отвода                Расчет КМС систем отопления и водоснабжения                Разветвление трубопровода – расчет                Как в программе рассчитать однотрубную систему отопления                Как в программе рассчитать двухтрубную систему отопления                Как в программе рассчитать расход радиатора в системе отопления                Перерасчет мощности радиаторов                Как в программе рассчитать двухтрубную попутную систему отопления. Петля Тихельмана                Расчет гидравлического разделителя (гидрострелка) в программе                Расчет комбинированной цепи систем отопления и водоснабжения                Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции                Гидравлические потери в гофрированной трубе        Гидравлический расчет в трехмерном пространстве                Интерфейс и управление в программе                Три закона/фактора по подбору диаметров и насосов                Расчет водоснабжения с самовсасывающим насосом                Расчет диаметров от центрального водоснабжения                Расчет водоснабжения частного дома                Расчет гидрострелки и коллектора                Расчет Гидрострелки со множеством соединений                Расчет двух котлов в системе отопления                Расчет однотрубной системы отопления                Расчет двухтрубной системы отопления                Расчет петли Тихельмана                Расчет двухтрубной лучевой разводки                Расчет двухтрубной вертикальной системы отопления                Расчет однотрубной вертикальной системы отопления                Расчет теплого водяного пола и смесительных узлов                Рециркуляция горячего водоснабжения                Балансировочная настройка радиаторов                Расчет отопления с естественной циркуляцией                Лучевая разводка системы отопления                Петля Тихельмана – двухтрубная попутная                Гидравлический расчет двух котлов с гидрострелкой                Система отопления (не Стандарт) - Другая схема обвязки                Гидравлический расчет многопатрубковых гидрострелок                Радиаторная смешенная система отопления - попутная с тупиков                Терморегуляция систем отопления        Разветвление трубопровода – расчет        Гидравлический расчет по разветвлению трубопровода        Расчет насоса для водоснабжения        Расчет контуров теплого водяного пола        Гидравлический расчет отопления. Однотрубная система        Гидравлический расчет отопления. Двухтрубная тупиковая        Бюджетный вариант однотрубной системы отопления частного дома        Расчет дроссельной шайбы        Что такое КМС?Конструктор технических проблем        Температурное расширение и удлинение трубопровода из различных материаловТребования СНиП ГОСТы        Требования к котельному помещениюВопрос слесарю-сантехникуПолезные ссылки сантехнику---Сантехник - ОТВЕЧАЕТ!!!Жилищно коммунальные проблемыМонтажные работы: Проекты, схемы, чертежи, фото, описание.Если надоело читать, можно посмотреть полезный видео сборник по системам водоснабжения и отопления

infobos.ru

Теплота Тепловой поток Плотность теплового потока Линейный тепловой поток Теплота ~ количество энерги

Работа добавлена на сайт samzan.ru: 2015-07-05

1) Теплота, Тепловой поток, Плотность теплового потока, Линейный тепловой поток

 Теплота – количество энергии, которое может быть передано от одного тела к другому 3-мя известными методами: теплопроводностью, конвекцией и излучением. Теплота – одна из форм передачи энергии.

Тепловой поток - количество теплоты Q , проходящее в единицу времени через изотермическую поверхность F. (Дж/с =Вт)

– коэффициент пропорциональности есть физический параметр вещества и называется коэффициентом теплопроводности, Вт/(м·°C);

,  - диф-лы температуры и нормали.

Величина теплового потока  и плотность теплового потока являются векторами, за положительное направление которых принимают направление по нормали к изотермической поверхности в сторону уменьшения температуры

Плотность теплового потока – количество теплоты Q , передаваемое в единицу времени через единицу площади изотермической поверхности.

(Вт/м2)

Линейный тепловой поток – тепловой поток, отнесённый к единице длины трубы.

(Вт/м)   ?

2) Теплопроводность. Способность передачи теплоты теплопроводностью

 Теплопроводность – процесс распространения теплоты при непосредственном соприкосновении отдельных частиц тела, имеющих различные температуры .

Особенности передачи теплоты теплопроводностью: этот вид передачи теплоты может происходить в любых телах, но механизм переноса теплоты зависит от агрегатного состояния тела. В жидкости, тв. Телах диэл-х – перенос теплоты осуществляется путём непосредственной передачи теплового движения молекул и атомов соседним частицам вещества. В газообр.в -вах, распростр происх. в результате диффузии молекул молекул и атомов, а также передачи энергии  за счёт их соударения. В металлах за счёт диффузии свободных электоронов и упругих колебаний крист. решётки.

3) Закон  Фурье для плотности теплового потока, теплового потока и полного количества теплоты

Закон  Фурье - основной закон теплопроводности.   

Количество теплоты, проходящей через элемент изотермической поверхности за промежуток времени , пропорционально температурному градиенту.

– есть физический параметр вещества, и называется коэффициентом теплопроводности, Вт/(м·°C)

- для теплового потока;   - для плотности теплового потока;                      

  - для полного количества теплоты.

4) Размерность, физ. смысл коэффициента теплопроводности

 Коэффициентом теплопроводности – к-т характеризующий количество теплоты , передаваемое на единицу длины поверхности , в единицу времени при разности температур в один градус . Величина справочная и определяется опытным путём.

 , Вт/(м·°C) знак минус показывает противоположность направлений векторов теплового потока и температурного градиента.

5) Формулы для расчёта полноного кол-ва теплоты, тепл. потока и плотности теплов. потока через одно- много слойную стенки.

Однослойная стенка:   ; ; .                                                            Многослойная стенка:  ;  ; .

6)Графическое представление температурного поля в одно- (много) слойной стенке

указать лям

7)Формула для расчета линейной плотности теплового потока, теплового потока и полного количества теплоты через одно- (много) слойную цилиндрическую стенку

 Однослойная стенка: ; ; .

Многослойная стенка: ;  ; .

8) Графическое представление температурного поля в одно- (много) слойной цилиндрической стенке

+ рис многослойной

указать лям

9) Конвективный теплообмен. Теплоотдача

Теплообмен - самопроизвольный необратимый перенос теплоты (энергии в форме теплоты) между телами или участками внутри тела с различной темперетурой.

Теплообмен путем соприкосновения между поверхностью твердого тела и жидкостью или газом, обтекающим это тело, называется  конвективным теплообменом или теплоотдачей. Совместный процесс передачи теплоты конвекцией и тепропроводностью.

10) Закон Ньютона – Рихмана для плотнсти теплового потока,теплового потока и полного количества теплоты.

Закон Нью́тона — Ри́хмана — эмпирическая закономерность, выражающая тепловой поток между разными телами через температурный напор. – температурный напор.

- для теплового потока; Количество теплоты, отдаваемое жидкостью твердой стенке или воспринимаемое жидкостью от стенки в единицу времени.

- для плотности теплового потока. Количество теплоты, отдаваемое жидкостью твердой стенке или воспринимаемое жидкостью от еденицы площади стенки в единицу времени.

- для полного количества теплоты. Количество теплоты, отдаваемое жидкостью твердой стенке или воспринимаемое жидкостью от стенки.

11)Размерность, физ. смысл коэффициента теплоотдачи

α – коэффициент, характеризующий условия теплообмена между жидкостью и поверхностью твердого тела, называемый коэффициентом теплоотдачи, Вт/(м2•К)

Коэффициент теплоотдачи представляющий собой плотность теплового потока подведенного (отведенного) к единице поверхности тела при разности температур между твердым телом и жидкостью 1К или °C.

12) Графическое представление температурного поля на границе тв. тело – текучая среда

13) Уравнение подобия конвективного теплообмена (в общем виде,для вынужденной и свободной конвекции)

 - уравнение подобия для конвективного теплообмена в общем виде.  - для вынужденной конвекции.

- для свободной  конвекции.

14) Определяющие критерии конвективного теплообмена при свободно и вынужденной конвекции

 Определяющие критерии конвективного теплообмена – числа подобия, составленные только из заданных величин математического описания задачи (Re, Pr, Gr).

;   ;   , где

β – коэффициент объемного расширения (1/К) ; -

a – коэффициент температуропроводности (м2/с). -

15) Физический смысл критериев Рейнольдса, Грасгофа, Нуссельта, Прандтля

 Число Рейнольдса – критерий гидродинамического подобия, характеризуется соотношением сил инерции и молекулярного трения (вязкости).

Число Грасгофа характеризует соотношение подъемной силы, возникшей вследствие разности плотностей нагретых и холодных объемов жидкости и силы молекулярного трения.

Число Нуссельта, или критерий теплоотдачи, характеризует соотношение тепловых потоков, передаваемых конвективным  теплообменом и теплопроводностью по нормали на границе твердое тело – жидкость.

Число Прандтля характеризует теплофизические свойства жидкости и их влияние на конвективный теплообмен.

16) З-н Стефана Больцмана ( для а.ч.т , серого , белого) тела, плотности теплового потока , теплового потока и полного количества теплоты.

 3акон Стефана – Больцмана - плотность суммарного излучения абсолютно черного тела прямо пропорциональна абсолютной температуре в четвертой степени

Для абсолютно черного тела:

где σ0, c0 – коэффициенты пропорциональности (постоянные излучения).

- тепловой поток для а.ч.т.;     - количество теплоты.

Для серого тела:

  (Вт/м2). - плотность теплового потока, где с – коэффициент пропорциональности для с.т.;

;         .  

Для газов:

; ; , где

- относительная  излучательная способность (степень черноты) серого тела.

17) Баланс лучистого теплообмена

 Лучистый поток, падающий на тело Q, частично им поглощается QA, частично отражается QR, частично проходит сквозь тело QD

Q = QA + QR + QD.                                       (160)

Разделив обе части равенства на Q и обозначив QA/Q=A; QR/Q=R, получим:

1 = A+R+D.                                              (161)

Коэффициенты А, R, D характеризуют соответственно поглощательную, отражательную и пропускную (прозрачность) способности тела. В связи с этим они именуются коэффициентами поглощения, отражения и пропускания. Эти коэффициенты для различных тел могут меняться от 0 до 1.

Тела, которые всю падающую на них лучистую энергию поглощают, QA=Q и А=l (R=D=0), называются абсолютно черными. Тело, которое всю падающую на него лучистую энергию отражает, QR=Q; R=1 (А=D =О), называют абсолютно белым или зеркальным. Тело, которое всю падающую на него лучистую энергию пропускает, QD=Q; D=1 (А=R=О), называют абсолютно прозрачным. В природе абсолютно черных, белых и прозрачных тел не существует.

18) Излучательная способность тела –поток лучистой энергии ,испускаемый с единицы поверхности тела по всем направлениям.  Е  (Вт/м2).

Тела, которые всю падающую на них лучистую энергию поглощают, QA=Q и А=l (R=D=0), называются абсолютно черными.

Тело, которое всю падающую на него лучистую энергию отражает, QR=Q; R=1 (А=D =О), называют абсолютно белым или зеркальным.

Тело, которое всю падающую на него лучистую энергию пропускает, QD=Q; D=1 (А=R=О), называют абсолютно прозрачным.

Тело, которое часть падающей энергии отражает, чать поглощает, чать пропускает называется серым телом.

19) Теплопередача, как форма передачи теплоты.

   Теплопередача – это учение о процессах переноса теплоты в пространстве от одного тела к другому. Теплообмен между телами – сложное явление , и осуществляется тремя простейшими , принципиально отличными друг от друга , способами : теплопроводностью , конвекцией , конвекцией и тепловым излучением.

   Состоит из процессов теплоотдачи от горячего теплоносителя к пов-ти стенки, передачи теплоты через много или однослойную стенку теплопроводностью и процесса теплоотдачи от поверхности стенки к холодному теплоносителю.

      Расчетная формула стационарного процесса теплопередачи имеет следующий вид:

.  

Коэф-т теплопередачи плоской стенки (Вт/м2 К)

20)     Основные уравнения теплопередачи.

, где                 (Вт/м2 К)

k- коэффициент теплопередачи;

F – поверхность теплопередачи;

= (t 1– t2) – температурный напор (разность температур). 

При цилиндр-й стенке:

расчетное уравнение для определения Q

,  где kl – линейный коэффициентом теплопередачи для цилиндрической однородной стенки, (Вт/м К) ,                         

уравнением теплопередачи для теплообменных аппаратов (обобщенное уравнение теплопередачи)   - средняя логарифмическая разность температур,  , который определяется уравнением

,                         

21) Размерность и физ смысл к-та теплопередачи.

 Коэффициент теплопередачи k (Вт/м2К) выражает количество передаваемого количества теплоты в единицу времени через единицу поверхности при температурном напоре равном 1 градусу.

22)  Оптимизация процессов теплопередачи.

В технических расчетах чаще всего приходится решать проблему двух видов: уменьшение тепловых потерь (теплоизоляция поверхности теплообмена) и увеличение количества передаваемого тепла (интенсификация теплопередачи).

Теплоизоляция : для уменьшения тепловых потерь от трубопровода необходимо при выборе теплоихоляционного материала ичитывать критический диаметр. Если для выбранной изоляции при известном значении к-та теплоотдачи от внешней пов-ти трубы (d2) окажется , что dkp>d2  

То применение этого материала в качества тепловой изоляции нецелесообразно. Т.о, для эффективного применения тепловой изоляции необхоимо, чтобы dkp<d2, < (a2d2)/2

Интенсификация- связана с увеличением передаваемого теплового потока . Согласно уравнению теплопередачи Q=kF(tж1-th3) для увеличения теплового потока необходимо увеличить значение водяного эквивалента пов-ти теплопередачи (kF).

      Повыисит значение (kF) можно за счёт увеличения увелич к-та теплопередачи k.

k - можно увеличть за счёт уменьшения термического сопротивления или повышения теплоотдачи.

F – увеличит за счёт оребрения пов-ти теплоотдачи , оребряется та пов-ть которой меньше.

23) Графическое представление температурного поля в теплоносителях и разделяющей стенке.

24) Тепловой баланс теплообменного аппарата с фазовыми переходами:

, где Q – мощность теплообменного аппарата, Вт; G1,2    – расход горячего и холодного теплоносителей соответственно, кг\с;   ∆h   – удельное изменение энтальпии греющего и нагреваемого теплоносителей соответственно, Дж\кг.

Для конвективных теплообменных аппаратов (в процессе теплообмена отсутствуют фазовые переходы) в силу того, что имеем:

,      

где cpm1 и cpm2 – средние теплоемкости горячего и холодного теплоносителей;

W1=G1cpm1 и W2=G2cpm2 – водяные эквиваленты горячего и холодного теплоносителей; ; .

25) Сущность теплотехнических расчётов теплообменных аппаратов 1-го и 2-го рода

При тепловом расчете I рода (конструктивном) заданы температуры теплоносителей на входе и на выходе  ТА, водяные  эквиваленты теплоносителей ,  определяются мощность,  поверхность теплообмена и тип ТА.

    При тепловом расчете II рода (поверочном) заданы входные температуры теплоносителей   водяные эквиваленты теплоносителей и   теплопередающей поверхности , тип и геометрические размеры ТА, определяются мощность ТА и  конечные температуры  .

 26) Температурная диграмма теплоносителей в конвективных теплообменных аппаратах.

1. Теплота, тепловой поток, плотность теплового потока, линейный тепловой поток.

2. Теплопроводность. Особенности передачи теплоты теплопроводностью.

3. Закон Фурье для плотности теплового потока, теплового потока и полного количества теплоты.

4. Размерность, физический смысл коэффициента теплопроводности.

5. Формулы для расчета плотности теплового потока, теплового потока и полного количества теплоты через одно- (много) слойную плоскую стенку.

6. Графическое представление температурного поля в одно- (много) слойной плоской стенки.

7. Формулы для расчета линейной плотности теплового потока, теплового потока и полного количества теплоты через одно- (много) слойную цилиндрическую стенку.

8. Графическое представление температурного поля в одно- (много) слойной цилиндрической стенки.

9. Конвективный теплообмен. Теплоотдача.

10. Закон Ньютона - Рихмана для плотности теплового потока, теплового потока и полного количества теплоты.

11. Размерность, физический смысл коэффициента теплоотдачи.

12. Графическое представление температурного поля на границе твердое тело - текучая среда.

13. Уравнения подобия конвективного теплообмена (в общем виде, для вынужденной, свободной конвекции).

14. Определяющие критерии конвективного теплообмена при свободной и вынужденной конвекции.

15. Физический смысл критериев Нуссельта, Рейнольдса, Грасгофа, Прандтля.

16. Закон Стефана - Больцмана (для черного, серого тел и газов) для плотности теплового потока, теплового потока и полного количества теплоты.

17. Баланс лучистого теплообмена.

18. Излучательная способность (черного, белого, серого) тела.

19. Теплопередача, как форма передачи теплоты.

20. Основное уравнение теплопередачи.

21. Размерность и физический смысл коэффициента теплопередачи.

22. Оптимизация (интенсификация и тепловая изоляция) процессов теплопередачи.

23. Графическое представление температурного поля в теплоносителях и разделяющей стенке.

24. Тепловой баланс теплообменного аппарата (конвективного, с фазовыми переходами).

25. Сущность теплотехнических расчетов теплообменных аппаратов I (II) рода.

26. Температурная диаграмма теплоносителей в конвективных (с фазовыми переходами) теплообменных аппаратах.

samzan.ru

Понятие теплового потока, плотности теплового потока.

Задание 1: Дайте определение плотности теплового потока, q,

Ответ: 1).Количество тепла, которое передается от горячей среды к холодной через стенку, площадью 1м2, в единицу времени при разности температур сред в 10С

2).Количество тепла, проходящее через 1м длины цилиндрической стенки в единицу времени

3).Количество тепла, проходящее через 1м2 поверхности в единицу времени

4).Количество тепла, которое передается от горячей среды к холодной через 1м

длины цилиндрической трубы в единицу времени при разности температур

сред в 10С

5).Иной вариант ответа

 

Теплопроводность в плоских одно- и многослойных стенках.

Задание 2: Уравнение теплопроводности через плоскую двухслойную стенку имеет вид

Ответ: 1) 2) 3) 4) 5)

Задание 3: Коэффициент теплопроводности имеет следующие единицы измерения

Ответ: 1). 2). 3). 4). 5).

Задание 4: Термическое сопротивление теплопроводности плоской стенки имеет следующие единицы измерения

Ответ: 1). 2). 3). 4). 5).

Задание 5: формула основного закона теплопроводности – закона Фурье имеет вид

Ответ: 1) 2)

3) 4) 5) Иной вариант ответа

Теплопроводность в цилиндрических одно- и многослойных стенках.

Задание 6: Уравнение теплопроводности через цилиндрическую двухслойную стенку имеет вид

Ответ: 1) 2) 3) 4) 5)

Уравнение теплоотдачи.

Задание 7: Уравнение теплоотдачи имеет вид

Ответ: 1) 2) 3)

4) 5)

Задание 8: В уравнении Ньютона коэффициент α является

Ответ: 1).Коэффициентом теплопередачи

2).Коэффициентом теплоотдачи

3).Коэффициентом теплопроводности

4).Термическим сопротивлением теплоотдачи

5).Иной вариант ответа

Задание 9: Термическое сопротивление теплоотдачи имеет следующие единицы измерения

Ответ: 1). 2). 3). 4). 5).

 

Критерии подобия.

 

Задание 10: Формула для вычисления критерия Нуссельта имеет вид

Ответ: 1). 2). 3). 4). 5).

Задание 11: Формула для вычисления критерия Грасгофа имеет вид

Ответ: 1). 2). 3). 4). 5).

Задание 12: Формула для вычисления критерия Прандтля имеет вид

Ответ: 1). 2). 3). 4). 5).

Задание 13: Формула для вычисления критерия Рейнольдса имеет вид

Ответ: 1). 2). 3). 4). 5).

Задание 14: В критериях подобия под определяющим размером понимается следующий размер

Ответ: 1).Диаметр трубы

2).Длина трубы

3).Высота стенки

4).Основной размер в направлении развития теплового потока

5).Ширина стенки

Теплообмен при свободной конвекции среды. Теплообмен при вынужденном движении среды в трубах.

Задание 15: Теплоотдача при свободном движении среды описывается следующим критериальным уравнением

Ответ: 1).

2). 3).

4). 5).

Задание 16 : В критериальном уравнении М.А.Михеева, описывающим теплоотдачу при свободной конвекции среды, коэффициенты с и n зависят от следующего фактора

Ответ: 1).От критерия Прандтля

2).От величины произведения критерия Грасгофа на критерий Прандтля

3).От критерия Грасгофа

4).От площади нагретой поверхности

5).От линейных размеров нагретой поверхности

Задание17: При свободной конвекции воздуха вдоль вертикальной нагретой стенки коэффициент теплоотдачи и температура стенки соотносятся следующим образом

Ответ: 1).Температура стенки не зависит от изменения коэффициента теплоотдачи

2).С ростом величины коэффициента теплоотдачи температура стенки повышается

3).С ростом величины коэффициента теплоотдачи температура стенки понижается

4).Температура стенки с ростом величины коэффициента теплоотдачи вначале возрастает, а затем резко уменьшается

5).Иной вариант ответа

 

Задание 18: Теплоотдача при вынужденном ламинарном движении среды в трубе описывается следующим критериальным уравнением

Ответ: 1).

2). 3).

4).

5).

Задание 19: Теплоотдача при вынужденном турбулентном движении среды в трубе описывается следующим критериальным уравнением

Ответ: 1).

2).

3).

4). 5).

Задание 20: Теплоотдача при переходном режиме движении среды в трубе описывается следующим критериальным уравнением

Ответ: 1).

2).

3).

4).

5).

 

Теплопередача через плоские одно- и многослойные стенки.

Задание 21: Уравнение теплопередачи через плоскую двухслойную стенку имеет вид

Ответ: 1). 2). 3)

4). 5).

Задание 22: Из предлагаемых вариантов выбрать формулу для расчета коэффициента теплопередачи через плоскую двухслойную стенку

Ответ: 1). 2). 3).

4). 5).

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

zdamsam.ru

Удельный тепловой поток определяется

q = k ( t ж1 – t ж2) = kΔt 2. 78

Коэффициент теплопередачи определяется k = 1 / ( 1 /α1 +δ /λ + 1 /α2 ), 2.79

Коэффициент теплопередачи характеризует интенсивность процесса теплопередачи от одного теплоносителя к другому через разделяющую их плоскую стенку.

Коэффициент теплопередачи всегда меньше α1, α2 и δ /λСильнее всего он зависит от наименьшего из этих значений. При α1 << α2 и α1 <<δ /λ, k ≈ α1

Определениетемпературы стенок можно провести по формулам

t ст1 = t ж1 – q / α1, 2.80

t ст2 = t ж2 – q / α2 2.81

 

Рис.2.9 Распределение температур при теплопередаче через цилиндрическую стенку

В случае многослойной плоской вместо отношения δ /λ следует подставлять сумму этих отношений для каждого слоя.

При расчете теплового потока через тонкие цилиндрические трубы

Q = q Fтр = k ( t ж1 – t ж2 )Fтр 2.82

Площадь поверхности трубы Fтр считают с той стороны трубы, с которой коэффициент теплоотдачи меньше. Если коэффициенты теплоотдачи близки друг к другу, то площадь следует считать по среднему диаметру трубы

d = 0,5 ( d вн + d нар).

Передача теплоты через однослойную однородную цилиндрическую стенку при стационарном режиме с постоянными температурами теплоносителей и коэффициентов теплоотдачи рассчитывается по формуле

Q = π ( t ж1 – t ж2) / [ 1/α1dвн + ( 1 / 2λ) ln (dнар/dвн ) +1/α 2 dнар] 2.83

kц – линейный коэффициент теплопередачи, Вт/(м К)

2.84

Тогда уравнение теплопередачи Q = kц π ( tж1 – tж2 ) 2.85

Тепловой поток можно отнести либо к внутренней поверхности стенки, либо к внешней поверхности

qвн = Q/ πdвн, 2.86

qвнеш = Q /πdвнешℓ 2.87

Температура на внутренней поверхности стенки определяется

tст1 = tж1 – Q / ( α1 dвн π ℓ ) 2.88

Температура наружной поверхности стенки определяется

tст2 = tж2 + Q / (α2 dвнеш π ℓ) 2.89

Для снижения тепловых потерь в окружающую среду горячие поверхности изолируют.

Для тепловой изоляции могут быть использованы материалы с низкой теплопроводностью - асбест, шлаковая или стеклянная вата, опилки, торф, шерсть и т.д.

Тепловые потери изолированных трубопроводов уменьшаются пропор-ционально увеличению толщины изоляции. Следует рассчитывать критический диаметр изоляции

Dкр = dиз = 2λ2из / α2 2.90

Критический диаметр изоляции не зависит от размеров трубопровода. Он будет тем меньше, чем меньше теплопроводность изоляции и чем больше коэффициент теплоотдачи α2 .Материал изоляции должен определяться по формуле

λиз ≤ α2d2 /2 2.91

Из формулы теплопередачи q = k ∆t F видно, что для интенсификации теплопередачи следует увеличить либо коэффициент теплопередачи, либо температурный напор, либо площадь поверхности.

Для увеличения коэффициента теплопередачи следует уменьшить наибольшее термическое сопротивление.

Температурный напор у теплообменников с противотоком выше, чем у теплообменников с прямотоком. Следует иметь ввиду, что если один из теплоносителей имеет постоянную температуру (кипение, конденсация) замена схемы движения не увеличит температурный напор.

Для увеличения площади поверхности производится путем оребрения, причем ребристой делают поверхность с большим термическим сопротивлением. Отношение оребренной поверхности к гладкой называется коэффициентом оребрения. К выбору количества ребер и их длины следует относится внимательно, проводя экспериментальные исследования, в противном случае большое количество ребер и их большая длина утяжелит конструкцию, увеличит стоимость, но не улучшит теплопередачу.

Похожие статьи:

poznayka.org

Коэффициент теплоотдачи, формула и примеры

Определение и формула коэффициента теплоотдачи

Конвективный теплообмен — обмен теплотой между частями жидкости (газа), имеющими разную температуру или между жидкостью (газом) и твердым телом. Конвективный теплообмен между жидкостью и твердым телом называют теплоотдачей.

Этот коэффициент часто используют в гидроаэродинамике, когда исследуют конвективный теплообмен. Часто ее обозначают буквой \alpha. Коэффициент \alpha равен:

    \[\alpha =\frac{q}{\Delta T}\left(1\right),\]

где q — плотность теплового потока, \Delta T— температурный напор. Величина q — это количество теплоты, которое передается через единичную площадь поверхности тела в единицу времени. \Delta T находят как модуль разности температур жидкости и поверхности тела. Иногда температурный напор находят, например, в случае обтекания тела потоком сжимаемой жидкостью, \Delta T считают равным модулю разности температуры жидкости далеко от тела и температурой поверхности тела, которая была бы в отсутствии теплообмена.

Коэффициент теплоотдачи зависит от скорости потока носителя тепла, вида течения, какова геометрия поверхности твердого тела и т.д. Это сложная величина и ее невозможно определить общей формулой. Обычно коэффициент теплоотдачи находят экспериментально.

Так, для условий свободной конвекции воздуха: 5\le \alpha \le 25 (Вт/м2К), воды: 20\le \alpha \le 100 (Вт/м2К). При вынужденной конвекции величины коэффициента теплоотдачи колеблются в пределах: для воздуха: 10\le \alpha \le 200 (Вт/м2К), для воды: 50\le \alpha \le 10000 (Вт/м2К).

Формула Ньютона-Рихмана

Коэффициент теплоотдачи входит в выражение для потока тепла в веществе жидкой или газообразной среды с интенсивным изменением температуры при увеличении расстояния от охлаждаемого или нагреваемого объекта:

    \[Q=\alpha \left(T_{sr}-T_{pov}\right)S\left(2\right),\]

где Q — количество теплоты, которая отводится от поверхности, имеющую площадь S, T_{sr} — температура вещества (жидкости, газа), T_{pov} — температура поверхности тела. Выражение (2) называется формулой Ньютона — Рихмана.

Так как интенсивность теплообмена может изменяться при передвижении вдоль площади соприкосновения жидкого носителя с поверхностью твердого тела, вводят местный коэффициент теплоотдачи, который равен:

    \[\alpha =\frac{dQ}{\left(T_{sr}-T_{pov}\right)dS}=\frac{q}{T_{sr}-T_{pov}}(3)\]

На практике чаще применяют средний коэффициент теплоотдачи \left\langle \alpha \right\rangle, вычисляя его по формуле:

    \[\left\langle \alpha \right\rangle =\frac{Q}{\left(T_{sr}-T_{pov}\right)S}\left(4\right),\]

где температуры берут средние для поверхности и для вещества.

Дифференциальное уравнение теплоотдачи

Дифференциальное уравнение теплоотдачи показывает связь между коэффициентом теплоотдачи и полем температур среды (жидкости или газа):

    \[\alpha =-\frac{\varkappa }{\Delta T}{\left(\frac{\partial T}{\partial n}\right)}_{n=0}\left(5\right),\]

где \Delta T=T_{sr}-T_{pov}, \frac{\partial T}{\partial n} — градиент температуры, индекс n=0 значит то, что градиент берут на стенке.

Критерий Нуссельта

Критерий Нуссельта (Nu) является характеристикой теплообмена на границе между жидкостью и стеной:

    \[Nu=\frac{\alpha l}{\varkappa }\left(5\right),\]

где l — характерный линейный размер, \varkappa — коэффициент теплопроводности жидкости. Для стационарного процесса критерий Нуссельта находят, используя критериальное уравнение конвективного теплообмена:

    \[Nu=A\cdot {Re}^n{Pr}^m{Gr}^k\left(6\right),\]

где A,n,m,k-постоянные. Re — критерий Рейнольдса, Pr — критерий Прандтля, Gr — критерий Грасгофа.

Коэффициент теплоотдачи и его связь с коэффициентом теплопередачи

Коэффициентом теплопередачи через плоскую стенку связан с коэффициентами теплоотдачи выражением:

    \[k=\frac{1}{\frac{1}{{\alpha }_1}+\frac{d}{\varkappa }+\frac{1}{{\alpha }_2}}\left(7\right),\]

где {\alpha }_1 — коэффициент теплоотдачи от первой среды к стенке, {\alpha }_2 — коэффициент теплоотдачи от стенки ко второй среде, d — толщина стенки, \varkappa — коэффициент теплопроводности стенки.

Единицы измерения

Основной единицей измерения коэффициента теплоотдачи в системе СИ является:

\left[\alpha \right]=Вт/м2К

Примеры решения задач

ru.solverbook.com