ТЕПЛОФИЗИКА И ОСНОВЫ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ
ТЕПЛОТЕХНИКИ
104
стационарном потоке остается неизменной и подсчитывается по формуле (6.18).
Так, например, для трехслойной цилиндрической стенки
(
)
(
)
(
)
[
]
.
ln
2
ln
2
ln
2
3 4
1
3
2 3
1
2
1 2
1
1
dd
dd
dd
t q
−
−
−
+
+
∆=
πλ
πλ
πλ
(6.18)
В специальных курсах приводятся данные для подсчета передачи тепла
теплопроводностью для сферической стенки, по существу не отличающейся от
рассмотренных выше.
Решение основного уравнения теплопроводностью при нестационарном
температурном поле (
dt
/
d
τ
≠
0) приведено ниже после рассмотрения вопросов
теплоотдачи конвекцией и излучением.
6.2. Конвективный теплообмен
Конвективный теплообмен – это процесс переноса тепла между
поверхностью твердого тела и газообразной или жидкой средой, а передача
тепла осуществляется за счет перемещения отдельных их микро- и
макрообъемов.
Так как газ является сжимаемой жидкостью, то при дальнейшем изложении
используется общее определение жидкости. Различают два вида конвективного
теплообмена:
- вынужденный, при котором перемещение среды протекает за счет
внешних воздействий (вентиляторов, насосов, компрессоров и т.д.);
- свободный, с перемещением среды за счет разности плотностей, менее и
более нагретых объемов.
Примем следующие обозначения: температура стенки –
t
с
, температура
жидкости –
t
ж
(ранее
t
и
t
с
). При
t
с
>
t
ж
происходит переход тепла от стенки к
жидкости, при
t
с
<
t
ж
тепло протекает в обратном направлении (рис. 6.6).
а)
б)
Рис. 6.6. Направление плотности теплового потока
при конвективном теплообмене:
а) при
t
c
>
t
ж
; б) при
t
c
<
t
ж
.
Плотность теплового потока как при вынужденной, так и свободной
конвенции подсчитывают на основании закона Ньютона, который
математически выражается при помощи следующей формулы:
,
t
q
∆=
α
(6.19)
где
∆
t
=
t
ж
–
t
с
или
∆
t
=
t
с
–
t
ж
.
