бо сумарну питому теплову провідність. Сумарний коефіцієнт теплопередачі позначається через До і визначається формулою
(1.18)
Величина K грає ту ж роль, що і коефіцієнт конвективної тепловіддачі a . І К , та a мають розмірність Вт/(м 2. град). Якщо співвідношення (1.18) порівняти з рівністю
, (1.19)
то видно, що К можна виразити через повне термічне опір ланцюга:
(1.20)
У Як приклад використання сумарного коефіцієнта теплопередачі розглянемо тришарову, плоску стінку, показану на малюнку 1.2. Величина К в цьому завданні знаходиться за формулою
В
У цьому прикладі площі поперечного перерізу всіх трьох матеріалів однакові, тому немає сумнівів, яку площу потрібно використовувати у співвідношенні (1.20). Однак, якщо площі для кожного термічного опору різні, потрібно бути послідовними при виборі площі, що входить у співвідношення (1.20). Нагоди змінної площі відповідає задача про багатошарової циліндричної стінці з послідовним з'єднанням термічних опорів. Величину KS для теплової ланцюга (малюнок 1.4) можна визначити з формули
або
В
Зазначимо, що твір KS постійно, але величина K залежить від вибору відповідної площі. Припустимо, наприклад, що за характерну площу ми взяли площа внутрішньої поверхні труби S i = 2 p r 1 L . У такому випадку величина K , розрахована за S i , дорівнює
В
Якщо величина K розрахована за площею зовнішньої поверхні труби S 0 = 2 p r 3 L , то
В
Незважаючи на те, що значення K i і K o різні, твір KS завжди постійно: K i S i = K o S o . p> 2. Вимушена Конвективного теплообміну
Вміти розраховувати конвективний тепловий потік потрібно не тільки при течіях в каналах, але і при обтіканні пластин, циліндрів, сфер і пучків труб, що важливо для інженерних додатків.
2.1 Плоска пластина
Теплообмін при обтіканні плоскої пластини показує, що для даної рідини середнє число Нуссельта насамперед залежить від числа Рейнольдса, обчисленого за швидкістю необуреного течії і довжині пластини в напрямку потоку. У деяких випадках буває необхідно знати місцевий коефіцієнт тепловіддачі, і тоді характерним розміром, використовуваним в числах Нуссельта і Рейнольдса, буде відстань від передньої кромки. В інженерних розрахунках локальне число Нуссельта при ламінарному обтіканні плоскої пластини (Re x <5-10 5 ) визначають за формулою
, (2.1)
тоді як середнє число Нуссельта визначають за формулою
, . ( 2.2 )
Середній коефіцієнт тепловіддачі у формулі (2.1) отримують інтегруванням
( 2.3 )
При турбулентному обтіканні (Rе L .> 5 . 10 5 ) на частини пластини, безпосередньо наступної за передньою кромкою, протягом ламінарне, і лише далі воно стає турбулентним. Локальне значення числа Нуссельта при будь-якому х за місцем зміни режиму течії, тобто при х > X з , визначається за формулою
, ( 2.4 )
в той час як середнє його значення, якщо перехід відбувається при Re x = 5-10 5 , дорівнює
,. ( 2.5 )
2.2 Одиночний циліндр і сфера
Принципова відмінність обтікання циліндра або сфери від обтікання плоскої пластини полягає в тому, що при цьому може відбуватися не тільки перехід від ламінарного течії до турбулентного в прикордонному шарі, а й відрив самого прикордонного шару від поверхні розділу рідини і тіла в кормовій його частини. Причиною відриву є зростання тиску в напрямку течії, що і призводить до утворення області відривного течії за тілом у разі, коли швидкість незбуреного потоку досить велика. <В
Малюнок 2.1 Схема розвитку відривного плину.
Освіта такій області при обтіканні циліндра схематично показано на малюнку 2.1, а її знімок наведено на малюнку 2.2. Цілком очевидно, що в області, де прикордонний шар відірваний від поверхні, будуть абсолютно інші значення числа Нуссельта, ніж в області, де він примикає до поверхні. br/>В
Малюнок 2.2. - Область відриву за поодиноким циліндром.
Це підтверджують дані, отримані при числах Рейнольдса в невозмущенном потоці 70000 q = A з . q D/l залежно від кутової відстані q від критичної...
