🗊Презентация Конвекция. Основные положения переноса теплоты. (Тема 2. Лекции 6,7)

Тема 2. Конвекция Лекции 6, 7

§ 1. Основные положения переноса теплоты Теплоотдача – процесс теплообмена в двухфазной системе на границе раздела фаз (например, теплообмен между продуктами сгорания топлива и поверхностью металлических заготовок, нагреваемых в печи). Теплопередача – процесс теплообмена между двумя средами, разделенными твердой перегородкой (например, теплообмен между дымом и нагреваемым воздухом через стенку теплообменника). Процесс переноса теплоты характеризуется вектором плотности теплового потока , проекция которого на нормаль к некоторой поверхности представляет собой количество теплоты, проходящее через единицу этой поверхности за единицу времени, Вт/м2.

Если перенос теплоты осуществляется за счет хаотического теплового движения или тепловых колебаний микрочастиц (молекул, атомов, ионов), то такой процесс называют теплопроводностью (кондуктивным теплообменом). Если перенос теплоты осуществляется за счет хаотического теплового движения или тепловых колебаний микрочастиц (молекул, атомов, ионов), то такой процесс называют теплопроводностью (кондуктивным теплообменом). Если перенос теплоты в движущейся жидкости или газе осуществляется за счет перемещения объемов среды из области с одной температурой в область с другой температурой, то такой процесс называют конвекцией тепла. Перенос тепла излучением (радиационный теплообмен) осуществляется в результате распространения электромагнитных волн.

Чем резче меняется температура, тем интенсивнее происходит процесс теплопроводности. На этом предположении основан постулат Фурье: Чем резче меняется температура, тем интенсивнее происходит процесс теплопроводности. На этом предположении основан постулат Фурье: ,

коэффициент температуропроводности, характеризующий интенсивность молекулярного переноса теплоты. коэффициент температуропроводности, характеризующий интенсивность молекулярного переноса теплоты. Будем считать, что плотность и изобарная теплоемкость (сP, Дж/(кгК) – теплоемкость при постоянном давлении) – постоянные величины. Тогда закон Фурье можно представить в виде: ,

Существует аналогия между молекулярным переносом импульса (трением в ламинарном потоке) и теплоты (теплопроводностью). Можно заметить, сравнивая формулы Существует аналогия между молекулярным переносом импульса (трением в ламинарном потоке) и теплоты (теплопроводностью). Можно заметить, сравнивая формулы (§ 3 темы 1) и , что плотность потока обеих субстанций (импульса и теплоты) пропорциональна градиенту объемной плотности соответствующей субстанции (импульса и энтальпии), а коэффициентом пропорциональности является коэффициент переноса, имеющий размерность м2/c.

§ 2. Основные понятия конвективного теплопереноса Так как плотность потока массы равна , а массовая энтальпия равна , то плотность конвективного теплового потока . Процесс конвективного теплопереноса тесно связан с молекулярным переносом теплоты. Следовательно, суммарная величина плотности теплопотока в движущейся теплопроводной жидкости .

Плотность теплопотока на поверхности зависит от: Плотность теплопотока на поверхности зависит от: скорости и направления движения жидкости; режима движения; температуры потока и температуры поверхности; физических свойств жидкости (прежде всего от ); формы и качества поверхности твердого тела. Вся сложность процесса теплоотдачи учитывается коэффициентом , который зависит от тех же факторов, что и величина qW.

где n – координата, направленная по нормали к поверхности, n = 0 соответствует точке на поверхности; где n – координата, направленная по нормали к поверхности, n = 0 соответствует точке на поверхности;  – коэффициент теплопроводности жидкости; T = T0 – TW – температурный напор.

§ 3. Дифференциальное уравнение энергии Фурье–Кирхгофа

§ 4. Тепловой пограничный слой