6.4. Основные критериальные уравнения

6.4.1. Конвективная теплоотдача при свободном движении текучей среды

Теплоотдача при свободном движении текучей среды вдоль вертикальной пластины или вертикальной трубы

(критериальные уравнения В.П. Исаченко [2])

По данным профессора В.П. Исаченко:

а) ламинарный режим (10³ < Gr·Pr < 10⁹):

;

б) переходный и турбулентный режимы (Gr·Pr 10⁹):

,

где – поправка, учитывающая зависимость физических свойств текучей среды от температуры.

Определяющие параметры:

R₀ = h – высота вертикальной поверхности);

T₀ = T_f – температура текучей среды вдали от поверхности теплообмена (за пределами теплового пограничного слоя).

Теплоотдача при свободном ламинарном движении текучей среды около горизонтальных цилиндров (труб)

(критериальная формула И.М. Михеевой [4])

Средний коэффициент теплоотдачи при ламинарном режиме течения по данным [4]:

,

где – поправка, учитывающая зависимость физических свойств текучей среды от температуры.

Определяющие параметры:

– температура текучей среды вдали от поверхности теплообмена (за пределами теплового пограничного слоя);

– наружный диаметр трубы (цилиндра).

Теплоотдача при свободном движении среды около вертикальных пластин и труб, горизонтальных пластин и труб и шаров

(критериальное уравнение М.А. Михеева)

По данным академика М.А. Михеева средний коэффициент теплоотдачи при свободном движении текучей среды около вышеуказанных тел можно рассчитать по формуле

,

где коэффициенты C и n в зависимости от режима течения

	Режим течения	C	n
10-3 ÷ 5·102	Переходный от пленочного к ламинарному	1,18	1/8
5·102 ÷ 2·107	Ламинарный и переходный к турбулентному	0,54	1/4
> 2·107	Турбулентный	0,135	1/3

Определяющие параметры:

– средняя температура пограничного слоя;

– наружный диаметр горизонтальных труб и шаров;

R₀ = h – высота вертикальной плоской поверхности или вертикальной трубы;

, где a,b- размеры прямоугольной плиты. При этом, если поверхность теплообмена обращена вверх, то , а если поверхность теплообмена обращена вниз, то .

Теплообмен при свободном движении текучей среды в ограниченном пространстве

В узких щелях, плоских и кольцевых каналах, прослойках различной формы средняя плотность теплового потока условно вычисляют по формулам стационарной теплопроводности через плоскую стенку, вводя при этом понятие эквивалентного коэффициента теплопроводности [4]:

где ε_к – коэффициент конвекции – поправка, учитывающая усиление теплообмена вследствие свободной конвекции [4]:

,

– табличное значение коэффициента теплопроводности текучей среды.

Коэффициент конвекции определяется величиной критерия Рэлея:

а) при значениях

;

б) при значениях

;

в) при значениях

.

В приближенных расчетах вместо двух последних уравнений для всей области значений аргументов можно применять зависимость [4]:

.

Определяющие параметры:

– средняя температура текучей среды;

– ширина прослойки.