|
| |
  |
Теория строительства Книги и журналы Для подогретой горизонтальной поверхности, обращенной вниз, или холодной, обращенной вверх, интенсивность движения воздуха и конвективного теплообмена незначительна. Здесь так же, как и в первом случае, с увеличением площади поверхности осложняется подтекание воздуха к ней и средний коэффициент конвективного теплообмена уменьшается. Экспериментально установлено, что при горизонтальном расположении нагретой или охлажденной поверхности для приближенного расчета средней интенсивности свободного конвективного теплообмена можно пользоваться формулой (1.30), но при этом значение численного коэффициента в формуле должно быть изменено на ±30% в зависимости от направления теплового потока. Если поток тепла направлен снизу вверх, численный коэффициент в формуле (1.30) будет равен 1,87, а если сверху вниз - 1. Свободная конвекция с учетом общей подвижности воздуха В ограниченном объеме помещения обычно отмечается повышенная интенсивность естественного конвективного теплообмена на нагретых и охлажденных поверхностях по сравнению со свободной конвекцией в неограниченном объеме воздуха. Усиление естественной конвекции по сравнению со свободной в известной мере объясняется тем, что на интенсивность движения воздуха около поверхности влияет общая его подвижность в-помещении. В теории теплопередачи часто применяют правило Мак-Адамса, согласно которому при совместном действии свободной и вынужденной конвекции (общая подвижность воздуха в помещении относительно поверхности может рассматриваться как вынужденное движение) в расчете следует принимать большее из частных значений коэффициента конвективного теплообмена. Этим правилом следует пользоваться при лобовом обтекании поверхности. При направлении вынужденного движения воздуха вдоль поверхности можно определить коэффициент конвективного теплообмена, рассчитав скорость воздуха около поверхности путем сложения скорости воздуха в помещении со скоростью его движения, вызванного разностью температур. в результате разности температур А/ около вертикальной поверхности протяженностью / образуется гравитационное силовое поле, потенциальная удельная (отнесенная к единице массы) энергия которого равна: Движущийся поток обладает удельной кинетической энергией макс Потери энергии на трение в потоке можно считать пренебрежимо малыми, тогда в соответствии с законом сохранения энергии = /рА (1.31) откуда максимальная скорость конвективного потока равна: Wg= V2piMg. (1.32) Зная скорость воздуха Vb вдоль поверхности при его Бынужденном движении, по формуле (1.32) можно установить разность температур Лш1акс, при которой конвективный поток воздуха вдоль поверхности имел бы максимальную скорость VMSiKc = VB: АЧакс = - С-33) Теплообмен в потоке, воздуха при свободной конвекции оказывается таким же, как и при вынужденной конвекции со скоростью потока v, равной половине Умакс [23]. Поэтому для воздуха при температуре 20° С 293 (2уь) 4 Пользуясь формулой (1.34), можно вынужденную конвекцию определить через разность температур как свободную конвекцию или, наоборот, свободную конвекцию представить как вынужденную, пользуясь условной скоростью воздуха. Смешанную (свободную и вынужденную) конвекцию в помещении можно также характеризовать условной разностью температур Аусл сво- бодной конвекции или условной скоростью воздуха вынужденной конвекции. Величина Аусл, которая вызывает такую же интенсивность свободного конвективного теплообмена, как при совместном действии естественной и вынужденной конвекции, равна: А/усл = + (1.35) где А -разность температур поверхности и воздуха; А/и - разность температур согласно (1.34), эквивалентная общей подвижности воздуха в помещении Ув. Формула (1.35) может быть использована при расчете теплообмена как на вертикальных, так и на горизонтальных поверхностях, так как входящая в нее величина А/о) учитывает скорость общей циркуляции воздуха вдоль поверхностей. Имея в виду рассмотренную связь между вынужденной и свободной конвекцией, предложен [49] общий способ расчета конвективного теплообмена, основанный на том, что режим омывания поверхности при смешанной конвекции можно определить условным критерием Рейнольдса Кеусл: Кеусл-Ке+ yY* где Re -критерий Рейнольдса, определенный для условий вынужденного потока; Gr -критерий Грасгоффа, вычисленный для условий свободной конвекции. Критериальная формула для определения среднего коэффициента конвективного теплообмена в условиях смешанной конвекции имеет следующий вид: Nu = 0,46Re/. (1.37) Полученные по формуле (1.37) результаты расчета согласуются с экспериментальными данными. Сложный лучисто-конвективный теплообмен на поверхности в помещении На поверхности в помещении происходит одновременно лучистый теплообмен с окружающими поверхностями и конвективный теплообмен с воздухом. Лучисто-конвективный теплообмен произвольной поверхности / в помещении 0 1 2 3 4 5 [ 6 ] 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 |