Intenzitu přenosu tepla (při daném teplotním rozdílu) ovlivňují:
– rychlost a stupeň turbulence přicházejícího proudu;
– režim proudění v mezní vrstvě;
– teplota a fyzikální vlastnosti chladicí kapaliny;
– tvar, velikost a drsnost povrchu proudnicového tělesa atd.
Povaha pohybu. Pohyb chladicí kapaliny může být nucený nebo volný. Vynucený pohyb dochází z důvodů mimo tento proces (pohyb letadla vzhledem ke vzduchu; proudění způsobené tlakovým rozdílem vytvořeným čerpadlem, ejektorem nebo kompresorem atd.). Pohyb se nazývá volný, vznikající v důsledku nerovnoměrného rozložení hmotnostních sil v objemu chladicí kapaliny v důsledku rozdílu v hustotách jejích studených a horkých částic. Volný pohyb se také nazývá volná konvekce.
Stupeň turbulence volného proudu. Proudění může být turbulentní ještě předtím, než začne obtékat uvažovaný povrch, například kvůli přítomnosti atmosférické turbulence.
Stupeň turbulence volného proudu ovlivňuje charakter vývoje a struktury mezní vrstvy (podmínky přechodu laminární mezní vrstvy do turbulentní a úroveň turbulence v turbulentní mezní vrstvě).
Fyzikální vlastnosti chladicí kapaliny. Intenzita přenosu tepla konvekcí závisí na tepelné vodivosti, tepelné kapacitě, viskozitě a hustotě chladicí kapaliny.
Vliv součinitele tepelné vodivosti l na intenzitě přenosu tepla konvekcí je spojena především laminární část mezní vrstvy, a zejména její blízkostěnné vrstvy, kde se rychlost proudění blíží nule a teplo se přenáší především díky tepelné vodivosti.
Vliv tepelné kapacity s (pro plyny – cp) je způsobeno tím, že za stejných podmínek proudění předává chladivo s vyšší tepelnou kapacitou větší množství tepla.
Viskozita chladicí kapaliny ovlivňuje tloušťku mezní vrstvy a intenzitu turbulentního míchání v ní. Pokud jsou všechny ostatní věci stejné, zvýšení viskozity vede k vytvoření silnější mezní vrstvy a zhoršení míchání v ní. Viskozita plynů a kapalin je charakterizována koeficientem dynamické viskozity m, Pa × s a koeficientem kinematické viskozity n, m 2 / s, které spolu souvisí vztahem , kde r, kg/m 3 je hustota chladicí kapaliny.
Koeficient dynamické viskozity závisí především na charakteru chladicí kapaliny a její teplotě. Pro kapaliny hodnota m klesá s rostoucí teplotou, protože síly mezimolekulární interakce, které určují jejich viskozitu, klesají. U plynů, jejichž viskozita je způsobena náhodným tepelným pohybem molekul, koeficient m roste s rostoucí teplotou. Při mírných tlacích lze jeho vliv na koeficient dynamické viskozity zanedbat.
Kinematický koeficient viskozity n je také určen povahou chladicí kapaliny. Zároveň se pro danou hodnotu m jeho hodnota mění nepřímo úměrně ke změně hustoty, která u plynů roste s rostoucím tlakem a klesající teplotou.
Vliv hustoty chladicí kapaliny r na přenos tepla konvekcí se projevuje změnami v hmotnostním průtoku chladiva a koeficientu kinematické viskozity. Například snížení hustoty vzduchu se zvýšením letové výšky vede ke zvýšení kinematické viskozity n a v důsledku toho ke zvýšení tloušťky mezní vrstvy, což spolu se snížením průtoku chladicí kapaliny vede ke snížení intenzity přenosu tepla.
Tvar, rozměry a drsnost povrchu proudnicového tělesa ovlivnit tvorbu mezní vrstvy. Usměrněná tělesa tak mají rozšířenější úseky mezní vrstvy s režimem laminárního proudění, což snižuje intenzitu přenosu tepla. Vliv drsnosti se projeví pouze v turbulentní mezní vrstvě a za předpokladu, že výška hrbolků drsnosti přesahuje tloušťku viskózní podvrstvy.
NEWTONOVA FORMULE
I. Newton zjistil, že hustota tepelného toku mezi chladivem a jím omývanou stěnou odpovídá tomuto vztahu
kde je teplota chladicí kapaliny a povrchu stěny. Rozdíl se nazývá teplotní rozdíl a součinitel a, W/(m 2 ×K) je součinitel prostupu tepla Jak je vidět, součinitel prostupu tepla je číselně roven hustotě tepelného toku při rozdílu teplot 1 K.
Protože intenzita přestupu tepla není po celém povrchu proudnicového tělesa stejná, v praktických výpočtech se rozlišuje místní a х (na dálku х od začátku proudnicového povrchu) a průměr aženatý (po celém proudnicovém povrchu) koeficienty prostupu tepla. Podle Newtonova vzorce místní součinitel prostupu tepla na plošném prvku dF rovná ,
kde dQ – tok tepla plošným prvkem dFa D Т – teplotní tlak v uvažované oblasti.
Newtonův vzorec nebere explicitně v úvahu všechny faktory ovlivňující intenzitu procesu. Tento vliv zohledňuje součinitel prostupu tepla a, který závisí na stejných faktorech jako intenzita prostupu tepla konvekcí, tzn. na povaze pohybu chladiva, jeho fyzikálních vlastnostech, velikosti l a tvar povrchu proudnicového tělesa atd.: a = f (с, l, m, r, c p, l . ).
Líbil se vám článek? Přidejte si ji do záložek (CTRL+D) a nezapomeňte ji sdílet se svými přáteli:
