Cтроительная теплофизика (часть 1) - Ковективный теплообмен стенки с воздухом

Для инженерной практики расчетов для отопления и вентиляции важен конвективный теплообмен между поверхностью ограждающей конструкции или трубы и воздухом (или жидкостью). В практических расчетах для оценки конвективного теплового потока (рис. 3) применяют уравнения Ньютона:

, (2.6)

где q_к – тепловой поток, Вт, передаваемый конвекцией от движущейся среды к поверхности или наоборот;

t_a – температура воздуха, омывающего поверхность стенки, ^оС;

τ – температура поверхности стенки, ^оС;

α_к - коэффициент конвективной теплоотдачи на поверхности стенки, Вт/м^2.оС.

Рис. 3 Ковективный теплообмен стенки с воздухом

Коэффициент теплоотдачи конвекцией, a_к – физическая величина, численно равная количеству теплоты, передаваемой от воздуха к поверхности твердого тела путем конвективного теплообмена при разности между температурой воздуха и температурой поверхности тела, равной 1^оС.

При таком подходе вся сложность физического процесса конвективного переноса теплоты заключена в коэффициенте теплоотдачи, a_к. Естественно, что величина этого коэффициента является функцией многих аргументов. Для практического использования принимаются весьма приближенные значения a_к.

Уравнение (2.5) удобно переписать в виде:

, (2.7)

где R_к – сопротивление конвективной теплоотдаче на поверхности ограждающей конструкции, м^2.оС/Вт, равное разности температуры на поверхности ограждения и температуры воздуха при прохождении теплового потока с поверхностной плотностью 1 Вт/м² от поверхности к воздуху или наоборот.

Сопротивление R_к является величиной обратной коэффициенту конвективной теплоотдачи a_к:

, (2.8)