Page 56 - 4547

параметрів, геометричної форми і розмірів тіла, температур середовища і
поверхні тіла тощо.
За природою виникнення розрізняють два види конвекції – вільну, що
виникає під час руху рідини під дією неоднорідного поля гравітаційних (або
електромагнітних) сил, та вимушену, під час руху рідини під дією зовнішніх
сил, прикладених на границях або за рахунок кінетичної енергії рідини,
отриманої поза системою.
Розрізняють ламінарний і турбулентний режими руху рідини. Під час
ламінарного руху окремі частинки і шари рідини рухаються паралельно один до
одного, не перемішуючись. У такому режимі перенесення теплоти від одного
шару рідини до іншого відбувається тільки теплопровідністю. Під час
турбулентного режиму окремі частини і шари рідини рухаються безладно
(хаотично) з утворенням вихрів. Але на кордоні рідини і стінки зберігається
тонкий ламінарний шар рідини. У турбулентній частині потоку теплота
передається як конвекцією, так і теплопровідністю. Цей шар має великий
термічний опір (у порівнянні з турбулентною частиною потоку) і в ньому
відбувається найбільше падіння температури.
Для визначення коефіцієнтів тепловіддачі в інженерних розрахунках
звичайно використовують критеріальні залежності (рівняння подібності),
одержані з досвіду на основі теорії подібності. Ці рівняння характеризують
функціональну залежність між безрозмірними критеріями подібності, що
являють собою нові змінні, уведення яких значно зменшує кількість величин у
функціональній залежності. Найбільше застосування в розрахункових
рівняннях конвективного теплообміну одержали наступні безрозмірні
комплекси або критерії подібності.
Критерій Нуссельта або критерій тепловіддачі, характеризує

співвідношення теплових потоків, що передаються конвекцією і
теплопровідністю по нормалі через пристінний шар
 l 
Nu  . (2.33)


Критерій Рейнольдса – критерій гідродинамічної подібності,
характеризується співвідношенням сил інерції і молекулярного тертя (в’язкості)

w l   w l
Re   . (2.34)
 

За числовим значенням критерію Re зважують на режим руху рідини в
трубах круглого перерізу: Re 2320 - рух рідини ламінарний; Re 10 4 - рух
рідини розвинутий турбулентний; 2320 Re 10  4 - рух рідини перехідний, тобто
за своїм характером нестійкий.
Критерій Прандтля характеризує фізичні властивості рідини їх вплив на
колективний теплообмін

  C   
Pr   p . (2.35)
a 

56