Теплоотдача в ограниченном пространстве.

В замкнутом пространстве явление теплообмена отличается в связи со сложностью выделения областей где происходит только нагревание или охлаждение жидкости. В прослойках восходящие и нисходящие потоки перемещаются в зависимости от ширины свободного пространства. При малых значениях ширины возникают внутренние циркуляционные контуры, размеры которых определяются также родом жидкости и интенсивности теплообмена. В горизонтальных щелях в случае когда нагретая поверхность расположена вверху - циркуляция жидкости отсутствует, следовательно теплообмен отсутствует.

Сложный процесс теплообмена принято рассматривать как случай передачи тепла теплопроводностью. Вводится эквивалентный коэффициент теплопроводности между пластинами k:

плоская прослойка ;

цилиндрическая прослойка ;

где d - ширина прослойки, d₁ d₂ - диаметры внутренней и внешней границы прослойки, м; индекс m указывает, что значения нужно брать при температуре t_m=(t₁+t₂)/2.

Коэффициент x определяется исходя из произведения чисел Gr и Pr:

при GrPr <1000 x=1;

при GrPr >1000

где

Для случая d/L ³ 0,2:

(1.7)

где ; L=(l₁ × l₂)^1/2.

Для горизонтальной прослойки N=1,3, для вертикальной N=1.

 

Пример 1-3.

Рассчитать конвективный коэффициент теплопередачи для ограниченной прямоугольной прослойки, толщиной d=40 мм, длиной и шириной 200 мм.. Температура нагретой поверхности t₁=100°C, и t₂ =20°C. Прослойка ориентирована горизонтально и заполнена воздухом.

Решение.

Определяем среднюю температуру t_m = (t₁+t₂)/2 = (100+20)/2=60°C

L= 200 мм, d/L= 40/200 = 0,2

По формуле находим значения A₄ и коэффициентов теплопередачи:

А₄= 0,604

вm/м град