S18. Конвективный перенос теплоты и теплопередача

Автор – В. В. Савенко.  Дата публикации – 23.02.2020.

Конвекция является одним из трех видов переноса теплоты, к двум другим видам относят теплопроводность и тепловое излучение. Рассмотрены особенности этого процесса и его определения, имеющиеся в разных источниках. Выявлено, что имеющиеся определения не соответствуют в полной мере особенностям процесса, указано на такие несоответствия, дано более полное определение конвекции.

На практике такого отдельного вида переноса теплоты не существует, конвекция обязательно сопровождается теплопроводностью. То есть, при конвекции одновременно действуют два вида переноса теплоты. Такой процесс имеет право называться сложным теплопереносом, в литературе его называют конвективным теплообменом, что представляется неточным. Дано более четкое определение этого процесса.

Приведено диффуравнение конвективного теплопереноса, которое, по сути, описывает нестационарное температурное поле жидкости в потоке. Решение этого уравнения возможно совместно с уравнениями движения, сплошности потока, состояния среды и вызывает значительные затруднения. Поэтому практические задачи по процессам конвективного теплопереноса, в том числе применительно к тепловым сетям, решают на основе опытных данных.

Распространенными являются процессы переноса теплоты между текучими средами и твердыми телами, которые называют теплоотдачей. Рассмотрены имеющиеся определения теплоотдачи, в которых выявлены неточности. Для их исключения дано уточненное определение теплоотдачи. Коротко рассмотрен механизм переноса теплоты в соответствии с теорией теплового пограничного слоя. Отмечено, что некоторые положения этой теории вызывают возражения.

Приведено диффуравнение теплоотдачи, которое должно использоваться вместе с другими уравнениями для математического описания процесса. Но это уравнение с теоретической точки зрения ничего не дает, так как получено из двух других известных уравнений: уравнения Фурье и уравнения теплоотдачи неизвестного автора. Практического значения, в частности для определения коэффициента теплоотдачи, это уравнение тоже не имеет, так как для этого применяют другое уравнение.

Коэффициенты теплоотдачи получают опытным путем, их зависимости от влияющих факторов приводят обычно в виде критериальных уравнений. Приведены некоторые критериальные уравнения для распространенных процессов теплоотдачи.

Из таких уравнений определяют коэффициенты теплоотдачи, а затем по формуле (3) находят тепловой поток. Обращено внимание на нелогичность таких действий. Поскольку искомым параметром обычно является тепловой поток, то было бы целесообразным получать по опытным данным зависимость именно этой величины от влияющих факторов. В этом случае формула (3) и коэффициент теплоотдачи были бы не нужны.

Еще один сложный вид переноса теплоты в литературе называют теплопередачей, но имеющиеся определения этого процесса вызывают возражения. Анализ известных определений и сложившаяся противоречивая практика применения термина показывают, что нужно или уточнить определение, или от данного термина отказаться. Более предпочтительным представляется последний вариант, поэтому далее под теплопередачей понимается передача теплоты.

Приведены основные формулы для одномерной теплопередачи через плоскую стенку, записанные через коэффициент теплопередачи и термическое сопротивление. Для трубопроводов тепловых сетей с теплоизоляцией формулы несколько усложняются. Их упрощают путем введения линейного сопротивления теплопередаче и линейной плотности теплового потока (потери теплоты от теплопроводов).

Приведены примеры расчетов.

…………………………..Полный текст

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *