Конвективный теплообмен при вынужденном и свободном движении потока жидкости.

 Средняя температура. Определяющая температура. Эквивалентный диаметр

Во все формулы при определении величины теплового потока входит значение температуры жидкости, которая в большинстве случаев рас­пределяется неравномерно как по сечению канала, так и по его длине.

В технических расчетах под температурой жидкости принимают среднюю температуру потока, которая определяют, как среднемассовую температуру потока жидкости , протекающей через сечение потока.

.           Через элементарную площадку dF в единицу времени поток жид­кости переносит теплоту

dQ = c_pρtwdF.

Количество теплоты, переносимое через данное cечение в единицу времени, определяем по формуле

Q =  c_pρtwdF.

После деления  выражения Q на теплоемкость  c_pρwdF. количества жидкости потока, прошедшего за это время через рассматриваемое сечение, получено среднее значение температуры по сечению (среднее по энтальпии жидкости)

Во многих случаях зависимостью c_р  и ρ  от температуры t можно пре­небречь, при этом выражение для   принимает вид:

Рекомендуемые материалы

=  ,

где F — площадь поперечного сечения канала, м²; t — температура в каждом элементе сечения, град; V — объемный расход жидкости, м³/сек; w — скорость жидкости в каждом элементе,  dF.

Если скорость жидкости по сечению канала постоянна или равна нулю, то уравнение принимает вид

=

Во всех выше приведенных уравнениях подобия для определения коэффициента теплоотдачи всегда применяют среднюю скорость жидкости

Ещё посмотрите лекцию "Растительные ткани" по этой теме.

w_ср==

Физические параметры капельных жидкостей и газов изменяются с изменением температуры. Поэтому при обработке опытных данных за определяющую температуру, при которой берутся значения физических величин, принимают среднюю температуру потока или стенки или среднюю температуру пограничного слоя:

t_cp.п.с= 0,5  {t_cт + t_ж)

При расчетных зависимостей для определения  коэффициента теплоотдачи всегда следует обращать внимание на то, какая температура принималась за определяющую для дан­ного  уравнения  подобия.

В некоторые числа подобия входит линейный размер,  который является  определяющим для развитие процесса. Для труб кругло­го сечения таким определяющим линейным размером является внутрен­ний диаметр трубы. Для каналов некруглого сечения вместо диаметра берется так называемый эквивалентный диаметр d_эк = 4F/S, где F — площадь поперечного сечения канала; S — полный (смоченный) периметр сечения независимо от того, какая часть этого периметра участвует в теплообмене (S и F , зависящие от формы канала  влияют гидродинамику потока).

 При поперечном обтекании трубы и пучка труб за определяющий размер берется наружный диаметр трубы; при обтекании плиты — ее длина l по направлению движения потока. При использова­нии уравнений подобия, обобщающих эмпирические опытные данные по теплообмену, всегда нужно обращать внимание на то, ка­кой размер автор формулы ввел в числа подобия в виде определяющего.