Коефициентът на топлинен пренос, и примери с формула

Определяне на коефициентът на топлинен пренос и формула

Конвекция - топлообмен между частите на течността (газ) с различни температури или между флуид (газ) и твърдо вещество. Конвективния пренос на топлина между течността и твърдото вещество се нарича емисия.

Коефициентът на топлинен пренос се нарича физическа величина, която характеризира интензивността на пренос на топлина в известна температура.

Това съотношение се използва често в течност динамика, когато тествани конвективен пренос на топлина. тя често се означава с буквата. Коефициент е:

при което - плътността на топлинния поток от - температурна разлика. Въпроси количество - е количеството топлина, която се предава чрез единица площ на телесна повърхност за единица време. са и двата температурната разлика между модула за течност и повърхността на тялото. Понякога температурната разлика са, например, в случай на потока около тялото на свиваем флуид, се счита, равна на разликата по модул течност от температурата на телесната температура и повърхността на тялото, което би в отсъствие на топлина.

Коефициентът на топлинен пренос зависи от скоростта на потока топлоносител, вида на потока, което е геометрията на твърдата повърхност и т.н. Това е комплексна стойност и не може да бъде определено с обща формула. Обикновено топлопредаване коефициенти могат да бъдат намерени експериментално.

Така свободни условия конвекция на въздуха: (W / m2 K), вода (W / m 2 K). Когато принудени коефициент стойности конвекция пренос на топлина в границите: въздух (W / m 2 K) за водата (W / m 2 K).

Формула Richman Newton

Коефициентът на топлинен пренос е включена в експресията на топлинния поток в същността на течна или газообразна среда с интензивна промяна в температура с увеличаване на разстоянието от охлажда или загрява обект:

където - количеството топлина, която се отстранява от повърхността, с площ S, - температурата на материала (течност, газ), - температурата на повърхността на тялото. Експресия (2) се нарича Newton формула - Richman.

Тъй като скоростта на пренос на топлина може да се променя чрез преместване по контактната зона на течен носител с твърда повърхност, се прилага коефициент местно пренос на топлина, която е равна на:

На практика често се използва средният коефициент на топлопреминаване чрез изчисляване по формулата:

където като средната температура на повърхността и за веществото.

В диференциално уравнение на топлина

Диференциално уравнение показва връзката между коефициента на пренос на топлина и средни температура областта за пренос на топлина (течност или газ):

където - температурния градиент, индексът п = 0 означава, че градиентът на зареждане на стената.

Nusselt номер

Nusselt номер () е характеристика на топлообмен на границата между течността и стената:

при което - характерен размер линейна, - течност топлопроводимост. За равновесно състояние процес е броят Nusselt, безразмерна уравнение с помощта на топлопредаване чрез конвекция:

където константите. - Рейнолдс - Prandtl критерий - критерия Grashof.

Коефициентът на пренос на топлина и връзката му с коефициент на топлопреминаване

Коефициент на предаване на топлина през плоска стена свързан към коефициентите на пренос на топлина на израза:

където - коефициент на пренос на топлина от първия флуид към стената, - коефициент на топлопредаване от стената на втората среда - дебелина на стената - коефициент на топлинен пренос на стената.

мерни единици

Основната единица за измерване на коефициентът на топлинен пренос в SI единици е:

Примери за решаване на проблеми

Изчислява потока топлина, която се предава от водата към стената на тръбата на хоризонталната тръба на радиатора, ако средният коефициент на пренос на топлина е равна W / m 2 K, вътрешен диаметър на тръбата е равен m, дължина на тръбата М. Средната температура на водата в тръба с дължина 80 ° С, вътрешната температура стената на тръбата

Като основа за решаването на проблема ще се израза:

Повърхностната площ на тръбата ще намерите както страничната повърхност на цилиндъра:

След това, целевата стойност е равна на:

Изчислява се коефициентът на топлинен пренос през стената на монослой планарна. дебелина Вътрешна стена равна m, термичната проводимост W / МК. вътрешната повърхност на стената в контакт с горещ външната температура на стената на вещество взаимодейства с коефициент на студено топлоносител от горещия топлоносител към стената - W / т2 К, от стената към студен вещество - W / m 2 K.

Верига за пренос на топлина през стената е показано на Фигура 1.

Като основа за решаване на проблема с помощта на формулата: