Каков характер изменения локального коэффициента теплоотдачи вдоль вертикальной поверхности при свободной конвекции при различных режимах движения?

Другие предметы Университет Свободная конвекция коэффициент теплоотдачи свободная конвекция вертикальная поверхность режимы движения термодинамика теплопередача изменение коэффициента Новый

Изменение локального коэффициента теплоотдачи вдоль вертикальной поверхности при свободной конвекции зависит от различных факторов, таких как температура поверхности, температура окружающей среды и режимы движения воздуха. Давайте разберем этот вопрос более подробно.

1. Определение локального коэффициента теплоотдачи:

Локальный коэффициент теплоотдачи (h) — это величина, характеризующая эффективность теплообмена между поверхностью и окружающей средой. Он зависит от скорости движения жидкости (или газа) и от градиента температуры.

2. Режимы свободной конвекции:

Свободная конвекция возникает, когда движение жидкости (или газа) вызвано разницей температур, а не внешними силами. В зависимости от температуры поверхности и окружающей среды, можно выделить несколько режимов:

• Ламинарный режим: При малых температурах и небольших градиентах температуры, движение воздуха будет ламинарным. В этом случае локальный коэффициент теплоотдачи будет относительно постоянным вдоль поверхности.
• Переходный режим: С увеличением температуры поверхности и градиента, движение воздуха может стать переходным. В этом случае локальный коэффициент теплоотдачи будет меняться и, как правило, увеличиваться вдоль поверхности.
• Турбулентный режим: При высоких температурах и значительных градиентах температуры движение становится турбулентным. В этом режиме локальный коэффициент теплоотдачи может значительно увеличиваться, так как турбулентные потоки способствуют более эффективному теплообмену.

3. Изменение коэффициента теплоотдачи:

При свободной конвекции, локальный коэффициент теплоотдачи h изменяется следующим образом:

1. При ламинарном режиме h остается практически постоянным вдоль поверхности.
2. С переходом в переходный режим h начинает увеличиваться из-за увеличения градиента температуры и более активного движения воздуха.
3. В турбулентном режиме h значительно возрастает, так как турбулентные потоки значительно улучшают теплообмен.

Таким образом, характер изменения локального коэффициента теплоотдачи вдоль вертикальной поверхности при свободной конвекции можно описать как постепенное увеличение от ламинарного к турбулентному режиму, в зависимости от условий окружающей среды и температурных градиентов.