Треба пам'ятати, що при вимушеному русі коефіцієнт тепловіддачі визначається при допомогою критерію Рейнольдса Re і Прандтля Pr . Перший з них характеризує динаміку потоку, другий - фізичні константи робочого тіла.
Необхідно знати, що віддача тепла стінками апарату в навколишнє середовище відбувається при вільному русі повітря, тому визначальними є критерії Грасгофа Gr і Прандтля Pr . Перший характеризує інтенсивність конвективних потоків, що виникають внаслідок різниці щільності робочого тіла (Повітря) і перепаду температур між ними і стінкою апарату з урахуванням геометричній характеристики теплоотдающей поверхні.
На основі визначальних критеріїв знаходиться критерій Нуссельта Nu , що включає значення коефіцієнта тепловіддачі конвекцією і характеризує собою теплове подобу.
Зазначені критерії мають наступний вигляд:
Re = ; Pr = ; Gr = ; Nu = ;
де а - коефіцієнт температуропровідності повітря, м 2 /с;
g - прискорення сили тяжіння, м/с 2 ;
l - коефіцієнт теплопровідності повітря, Вт/м 0 С;
b - коефіцієнт об'ємного розширення повітря, I/ 0 С;
b = , (2.1.12.) p> a до - коефіцієнт тепловіддачі конвекцією. Вт/м 2 Г— 0 С;
l - визначальний геометричний розмір, м;
v - коефіцієнт кінематичної в'язкості повітря, м 2 /с;
D t - перепад температур між огорожею і повітрям
. (2.1.13.) p> При вільної конвекції в необмеженому просторі критеріальне рівняння має вид:
Nu = c (Gr Г— Pr) n , (2.1.14.)
Величини з і n для окремих областей зміни твору (Gr Г— Pr) можна прийняти з таблиці 2.1.:
Таблиця 2.1. span align=center>
Gr Г— Pr
з
п
1 Г— 10 -3 - 5 Г— 10 2
5 Г— 10 2 - 2 Г— 10 7
2 Г— 10 7 - 1 Г— 10 13
1,18
0,54
0,135
1/8
Вј
1/3
Визначальним геометричним розміром при цьому може бути діаметр котла або висота огорожі.
Визначальною температурою є полусумма температур робочого тіла (повітря) і стінки.
Наприклад, середня температура одностінною кришки котла до кінця розігріву становила 90 0 С, а початкова температура її була 20 0 С, тоді середня температура кришки в період розігріву буде дорівнює:
,
а визначальна температура повітря поблизу кришки:
0,5 (55 +20) = 37,5 0 С.
За величиною визначальною температури повітря вибирають за таблицею фізичні параметри повітря: коефіцієнт температуропровідності а , коефіцієнт теплопровідності l , коефіцієнт кінематичної в'язкості v , потім знаходять твір ( Gr Г— Pr ) , з і n і чисельну величину критерію Nu
За значенням критерію Нуссельта визначається коефіцієнт тепловіддачі конвекцією
, (2.1.15.)
Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням a л визначається за формулою Стефана-Больцмана:
a л =, (2.1.16.) p> де Е - ступінь чорноти повного нормального випромінювання поверхні, для різних матеріалів
З 0 - коефіцієнт лучеиспускания абсолютно чорного тіла, Вт/(м 2 Г— До 4 ); З 0 = 5,67 Вт /(м 2 Г— До 4 );
t п - середня температура теплоотдающей поверхні, 0 С;
t 0 - температура навколишнього поверхню повітря, 0 С;
Т п - абсолютна температура поверхні огородження, К
Т п = t п +273
Т 0 - абсолютна температура навколишнього середовища, 0 До
Т 0 = t 0 + 273
Нестаціонарний режим.
В
Для розрахунку втрат тепла в навколишнє середовище можна користуватися формулою:
, (2.1.17.)
де t ...
