ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Передача тепла конвекцией (конвективный теплообмен) из "Основные процессы и аппараты химической технологии" В отличие от твердых тел газы излучают не с поверхности, а из объема слоя газа. При излучении двух газов в одной и той же полосе спектра излучение одного из газов частично поглощается другим. [c.275] Значения для различных газов в виде графиков зависимости г . от температуры Т и параметра р1 приводятся в справочной и специальной литературе. [c.275] Формула (УИ,26) получена для случая, когда длина пути всех лучей до поглощающего энергию элемента стенки одинакова. В других случаях в расчет следует вводить эквивалентную толщину слоя, равную учетверенному объему слоя 4У, деленному на поверхность Р стенки эцв = 4У/Р. Прн переменной температуре газа учитывается его среднегеометрическая температура Т = ТпТц, °К, где Т и — начальная и конечная температуры газа. [c.275] Приведенные выше зависимости относятся к чистым газам. Промышленные газы часто бывают загрязнены пылью, частицами сажи и механических примесей. Эти частицы обладают значительной поверхностью и собственным спектром излучения, что приводит к весьма существенному возрастанию количества тепла, передаваемого газом путем излучения. Методика расчета теплоизлучения запыленных газов изложена в специальной литературе . [c.275] Перенос тепла конвекцией тем интенсивнее, чем более турбулентно движется вся масса жидкости и чем энергичней осуществляется перемешивание ее частиц. Таким образом, конвекция связана с механическим переносом тепла и сильно зависит от гидродинамических условий течения жидкости. [c.275] ЭТО объясняется тем, что вблизи стенки образуется тепловой пограничный слой, подобный гидродинамическому пограничному слою (см. стр. 47), но, как правило, отличающийся от последнего по толщине. [c.276] Если за пределами внешней граиицы теплового пограничного слоя преобладающее влияние иа теплообмен оказывает турбулентный перенос, то в самом слое, по мере приближения к стенке все большее значение приобретает теплопроводность, а в непосредственной близости от стенки (в весьма тонком тепловом подслое) перенос тепла по нормали и стенке осуществляется только теплопроводностью. [c.276] Так же как и турбулентная вязкость (см. стр. 47), турбулентная теплопроводность обусловливается не физическими свойствами среды, а конфигурацией и размерами поля температур, значениями осредненных скоростей турбулентного движения и другими внешними факторами, Значення во много раз превышают значення X, так как в ядре потока количество тепла, переносимое турбулентными пульсациями, гораздо больше, чем при переносе путем теплопроводности. [c.276] Приведенная выше схема механизма переноса тепла (рис. УП-8) лишь приближенно отражает сложную структуру поля температур в условиях конвективного теплообмена. [c.277] Для интенсификации конвективного теплообмена желательно, чтобы тепловой пограничный слой был возможно тоньше. С развитием турбулентности потока пограничный слой становится настолько тонким, что конвекция начинает оказывать доминирующее влияние на теплообмен. [c.277] Коэффициент пропорциональности а в уравнениях (УП,27) и (УН,27а) называется коэффициентом теплоотдачи. Величина а характеризует интенсивность переноса тепла между поверхностью тела, например твердой стенки, и окружающей средой (капельной жидкостью или газом). [c.277] Таким образом, коэффициент теплоотдачи а показывает, какое количество тепла передается от 1 м поверхности стенки к жидкости (или от жидкости к 1 м- поверхности стенки) в течение 1 сек при разности температур между стенкой и жидкостью I град. [c.277] Вследствие сложной структуры потоков, особенно в условиях турбулентного движения, величина а является сложной функцией многих переменных. [c.277] Вследствие сложной зависимости коэффициента теплоотдачи от большого числа факторов невозможно получить расчетное уравнение для а, пригодное для всех случаев теплоотдачи. Лишь путем обобщения опытных данных с помощью теории подобия можно получить обобщенные (критериальные) уравнения для типовых случаев теплоотдачи, позволяющие рассчитывать а для условий конкретной задачи. [c.278] Для определения коэффициента теплоотдачи необходимо знать температурный градиент жидкости у стенки, т. е. распределение температур в жидкости. Исходной зависимостью для обобщения опытных данных по теплоотдаче является общий закон распределения температур в жидкости, выражаемый дифференциальным уравнением конвективного теплообмена. [c.278] Дифференциальное уравнение конвективного теплообмена. Выделим в установившемся потоке жидкости элементарный параллелепипед с ребрами йх, йу и йг (см. рис. УП-2). Пусть плотность р жидкости, ее коэффициент теплопроводности X и удельная теплоемкость Ср постоянны. Температура / жидкости изменяется вдоль граней параллелепипеда. Проекции скорости движения и) жидкости на оси координат х, у к г составляют Шу и соответственно. [c.278] Рассмотрим уравнение теплового баланса параллелепипеда, принимая, что все подведенное к нему тепло затрачивается только на изменение энтальпии параллелепипеда. Тепло переносится в жидкости путем конвекции и теплопроводности. [c.278] Уравнение (VI 1,29) представляет собой дифференциальное уравнение конвективного теплообмена, которое называется также уравнением Фурье — Кирхгофа. Это уравнение выражает в наиболее общм виде распределение температур в движущейся жидкости. [c.279] Для твердых тел гю, = ги)у = = О и уравнение (VI 1,29) превращается в дифференциальное уравнение теплопроводности (VII, 10). [c.279] При установившемся процессе теплообмена в уравнении (VI 1,29) д( член -5— = 0. [c.279] Вернуться к основной статье