Coeficientul de transfer termic, și exemple de formula

Determinarea coeficientului de transfer termic și formula

Convectie - un schimb de căldură între părțile lichidului (gaz) având temperaturi diferite sau între fluidul (gaz) și un solid. transfer de căldură convectiv între lichid și solidul este numit emisivitate.

Coeficientul de transfer termic se numește o cantitate fizică ce caracterizează intensitatea transferului de căldură la o temperatură cunoscută.

Acest raport este adesea folosit în dinamica fluidelor, atunci când testate transfer de căldură convectiv. este adesea notată cu litera. Coeficientul este:

în care - densitatea fluxului termic - diferența de temperatură. Cantitatea q - este cantitatea de căldură care este transmisă printr-o unitate de suprafață de suprafață corporală, pe unitatea de timp. sunt atât diferența de temperatură între modulul fluid și suprafața corpului. Uneori, diferența de temperatură sunt, de exemplu, în cazul curgerii în jurul unui corp de fluid compresibil, este considerat egal cu diferența modulo fluid departe de temperatura a temperaturii și suprafața corpului, ceea ce ar fi, în absența căldurii.

Coeficientul de transfer de căldură depinde de viteza de curgere a agentului termic, tipul de curgere, ceea ce este geometria suprafeței solide etc. Aceasta este o valoare complexă și nu poate fi determinată prin formula generală. De obicei coeficienții de transfer termic poate fi găsit experimental.

Astfel, pentru un drum liber condiții de convecție a aerului: (W / m 2 K), apă (W / m 2 K). Atunci când valorile coeficientului de transfer de căldură prin convecție forțată în intervalul: aer (W / m 2 K) pentru apă (W / m 2 K).

Formula Richman Newton

Coeficientul de transfer termic este inclus în expresia fluxului termic în substanța mediu lichid sau gazos cu o schimbare intensă a temperaturii cu creșterea distanței de la obiectul răcit sau încălzit:

unde - cantitatea de căldură care este îndepărtată de pe suprafață, având o suprafață S, - temperatura materialului (lichid, gaz), - temperatura suprafața corpului. Expresia (2) se numește formula Newton - Richman.

Deoarece rata de transfer de căldură poate fi variată prin deplasarea de-a lungul zonei de contact a purtătorului lichid cu o suprafață solidă, se administrează un coeficient local de transfer de căldură, care este egală cu:

În practică, de multe ori utilizarea medie a coeficientului de transfer de căldură prin calcularea acestuia prin formula:

în care luând temperatura medie a suprafeței și pentru substanța.

Ecuația diferențială a căldurii

ecuație diferențială arată relația dintre coeficientul de transfer termic și domeniul de temperatură medie de transfer de căldură (lichid sau gaz):

unde - gradientul de temperatură, indicele n = 0 înseamnă că gradientul de încărcare pe perete.

numărul Nusselt

Numărul Nusselt () este o caracteristică a schimbului de căldură la limita dintre lichid și perete:

în care - mărime caracteristică liniară, - conductivitatea termică a fluidului. Pentru procesul de la starea de echilibru este numărul Nusselt, ecuația adimensional folosind transfer de căldură convectiv:

unde constantele. Criteriul Prandtl - - - Reynolds criteriul Grashof.

Coeficientul de transfer de căldură și relația sa cu un coeficient de transfer termic

Coeficientul de transmitere a căldurii printr-un perete plat conectat la coeficienții de transfer de căldură ale expresiei:

în care - coeficientul de transfer termic din primul fluid la perete, - coeficientul de transfer de căldură de la peretele de al doilea mediu - grosimea peretelui - perete coeficient de transfer termic.

unități de măsură

Unitatea de bază de măsurare a coeficientului de transfer termic în unități SI este:

Exemple de rezolvare a problemelor

Calculați fluxul de căldură care este transferată de apă la peretele tubului al țevii orizontale a radiatorului, în cazul în care media coeficientul de transfer termic este egal cu W / m 2 K, un diametru interior al țevii este egală cu m, lungimea tubului m. Temperatura medie a apei din tub lungimea este de 80 ° C, temperatura interioară peretelui țevii

Ca bază pentru rezolvarea problemei va avea expresia:

Suprafața tubului va găsi atât suprafața laterală a cilindrului:

Apoi, valoarea țintă este egală cu:

Se calculează coeficientul de transfer de căldură prin peretele monostratului plan. Grosimea peretelui interior egal cu m, conductivitatea termică W / mK. Suprafața peretelui interior în contact cu temperatura fierbinte peretelui exterior al substanței interacționează cu raportul agentului termic rece din lichidul de răcire fierbinte la perete - W / m 2 K, de la perete la o substanță rece - W / m 2 K.

transfer de căldură Circuit prin perete ilustrat în figura 1.

Ca bază pentru rezolvarea problemei cu ajutorul formulei: