Теплоотдача при вынужденной конвекции

В технологических системах твердые тела могут обмениваться теплотой с жидкостью или газом, движущимися принудительно. Теплообмен такого вида возникает на поверхностях заготовки и инструмента, под воздействием смазочно-охлаждающих технологических сред (водных растворов, эмульсий, масел или струй сжатого воздуха). Такой вид теплоотдачи происходит в узлах оборудования, принудительно смазываемых и охлаждаемых маслами или сжатым воздухом (например, в аэродинамических подшипниках).

Для таких случаев имеет место следующее критериальное уравнение [6]:

. (5.17)

Поправка учитывает направление потока теплоты в жидкости. Опыт показывает, что при тепловом потоке, направленном от твердого тела к жидкости, интенсивность теплоотдачи выше, чем наоборот, т. е. при t₀ < t_s поправка > 1. Значения показателей степени сомножителей в формуле (5.17) приведены в табл.6 в зависимости от конкретного случая теплообмена (см. рис. 5.2, 5.3 и 5.4) и значения критерия Рейнольдса [6].

Таблица 6

При использовании табл. 6 следует иметь ввиду два обстоятельства:

а) при выборе характерного размера здесь при обтекании плит, пластин и стержней в качестве характерного (определяющего) принят размер омываемой поверхности по направлению движения среды. Например, при протекании воздуха через слой частиц произвольной формы (абразивный круг) характерным размером является эквивалентный диаметр , где V – средний объем частиц зерна.

б) когда рассчитывают коэффициент теплоотдачи a при поперечном обтекании цилиндрических поверхностей и стержней в реальных производственных условиях, поток жидкости или газа может быть направлен не перпендикулярно к продольной оси цилиндра (стержня), а под некоторым углом j к ней. В этом случае в формулу (5.17) следует вводить поправку e = ехр [- 4×10^-6 × (90° - j)³], учитывающую изменение коэффициента теплоотдачи при наклоне струи.