13.2.1. Основные формулы и физические свойства сред

Уравнение для расчета передачи тепла, Вт, конвекцией между стенкой и средой имеет вид

(13.25)

где α — коэффициент теплоотдачи конвекцией, Вт/(м²*К); — перепад температур стенки и среды или наоборот, °С; F— площадь  поверхности  теплообмена, м².

Если среда только передает тепло конвекцией от одной поверхности F₁ к другой F₂, то Δ_t — разность температур поверхностей, а вместо а представляют приведенный коэффициент теплоотдачи конвекцией , Вт/(К), который определяют по формуле

(1/α₁+F₁/F₂α₂)^-1 (13.26)

ТАБЛИЦА 13.3. КОЭФФИЦИЕНТЫ ТЕПЛООТДАЧИ КОНВЕКЦИЕЙ

Рис. 13.8. Коэффициент теплоотдачи конвекцией а при свободном движении воздуха и продуктов сгорания:
а — коэффициент теплоотдачи; б — поправка для продуктов сгорания

Формулы для подсчета коэффициента теплоотдачи конвекцией сведены в табл. 13.3. В таблице приняты следующие обозначения Gr  - число Грасгофа (см. рис. 1.15),

G_r =gl²βΔ_t/v²=gρ²l²βΔ_t/μ² (13.38)

Re — число Рейнольдса,

Re=ωd_ЭN                                       (13.39)

Pr — число Прандтля,

Pr = v/a;                                      (13.40)

d_Э — характерный размер (эквивалентный диаметр), м, определяется по формуле

d_Э = 4F/U, (13.41)

где F— площадь сечения, м² ; U — периметр, м; β — коэффициент объемного расширения среды, 1/К, для газов определяется по формуле

β= 1/(t_ср + 273), (13.42)

где ω— действительная скорость движения среды, м/с; l/(h) —размер в направлении движения среды, м; S — шаг труб в пучке или шаг струй при струйной обдувке, м; d —диаметр элемента со стороны омывания средой, м; R — радиус закругления змеевика, м; ρ — плотность среды, кг/м³; λ,- коэффициент теплопроводности среды, Вт/(м*К); а=3,6λ/сρ — коэффициент температуропроводности среды, м²/ч; с — теплоемкость среды, кДж/(м³*К); &Theta— кинематический коэффициент вязкости среды, м²/с; μ — динамический коэффициент вязкости среды, Па*с.

Значения плотности, теплоемкости, коэффициентов теплопроводности, температуропроводности, вязкости и число Прандтля для различных газов приведены в табл. V.1—V.43, те же величины к коэффициент объемного расширения для воды — в табл. V.45.

Рис. 13.9. Коэффициент теплоотдачи конвекцией а при свободном движении воды