Расчет свободной конвекции
Процесс теплоотдачи при свободной конвекции широко распространен в технике. Конвекция, как физическое явление, происходит за счет переменной плотности в различных слоях жидкости или газа при изменении температуры. Для расчета теплоотдачи используется уравнение подобия вида:
Num = c×Ramn ;
где Ram – число Рэлея, причем за определяющую температуру для его расчета принята средняя температура пограничного слоя:
Tm = (Tп + Tс) / 2;
Определяющим размером в данном расчете является ширина или высота поверхности свободной конвекции, в зависимости от ее расположения.
Ниже представлен онлайн расчет свободной конвекции для горизонтальной и вертикальной плоской поверхности. Для расчета необходимо задать размеры поверхности, ее температуру, температуру рабочей среды, а так же характеристики рабочей среды для средней температуры пограничного слоя: динамическую вязкость, плотность, коэффициент объемного расширения, коэффициент теплопроводности и удельную теплоемкость.
Расчет свободной конвекции для горизонтальной поверхности
Для горизонтально расположенной поверхности реализована возможность выбора расположения поверхности – обращенной вверх или вниз.
Исходные данные:
A – длина поверхности, миллиметрах;
B – ширина поверхности, миллиметрах;
Tп – температура поверхности, в °C;
Tс – температура среды, в °C;
μ – динамическая вязкость теплоносителя, в паскаль×секунда;
ρ – плотность среды, в килограммах / метр3;
β – коэффициент объемного расширения среды, в °C -1;
λ – коэффициент теплопроводности среды, в ваттах / метр×°C×сек;
Cp – удельная теплоемкость среды, в джоулях / килограмм×°C.
РАСЧЕТ СВОБОДНОЙ КОНВЕКЦИИ ДЛЯ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ
Длина поверхности A, мм
Ширина поверхности B, мм
Температура поверхности Тп, 0C
Температура среды Тc, 0C
Динамическая вязкость среды μ, Па*с
Плотность среды ρ, кг/м3
Коэффициент объемного расширения β, 0C-1
Теплопроводность среды λ, Вт/(м×0C×сек)
Удельная теплоемкость Сp, Дж/(кг×0C)
Поверхность теплообмена сверху
Поверхность теплообмена снизу
Коэффициент теплоотдачи α, Вт/м2×0С
Тепловой поток Q, Вт/м2
Передаваемая мощность Р, Вт
Число Грасгофа:
Gr = g×B3×β×((Тп – Тc) / 2) / (μ / ρ)2;
Число Прандтля:
Pr = μ×Cp / λ;
Число Рэлея:
Ra = Gr×Pr;
Число Нуссельта:
Nu = c×Ran ;
Коэффициент теплоотдачи:
α = 1,3×Nu×λ / B – для поверхности теплообмена обращенной вверх;
α = 0,7×Nu×λ / B – для поверхности теплообмена обращенной вниз.
Расчет свободной конвекции для вертикальной поверхности
Для вертикально расположенной поверхности расчет проводится аналогично случаю горизонтального расположения с учетом поправочных коэффициентов.
Исходные данные:
A – высота поверхности, миллиметрах;
B – ширина поверхности, миллиметрах;
Tп – температура поверхности, в °C;
Tс – температура среды, в °C;
μ – динамическая вязкость среды, в паскаль×секунда;
ρ – плотность среды, в килограммах / метр3;
β – коэффициент объемного расширения среды, в °C -1;
λ – коэффициент теплопроводности среды, в ваттах / метр×°C×сек;
Cp – удельная теплоемкость среды, в джоулях / килограмм×°C.
РАСЧЕТ СВОБОДНОЙ КОНВЕКЦИИ ДЛЯ ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ
Высота поверхности A, мм
Ширина поверхности B, мм
Температура поверхности Тп, 0C
Температура среды Тc, 0C
Динамическая вязкость среды μ, Па*с
Плотность среды ρ, кг/м3
Коэффициент объемного расширения β, 0C-1
Теплопроводность среды λ, Вт/(м*0C×сек)
Удельная теплоемкость Сp, Дж/(кг*0C)
Коэффициент теплоотдачи α, Вт/м2*0С
Тепловой поток Q, Вт/м2
Передаваемая мощность Р, Вт
Число Грасгофа:
Gr = g×A3×β×((Тп – Тc) / 2) / (μ / ρ)2;
Число Прандтля:
Pr = μ×Cp / λ;
Число Рэлея:
Ra = Gr×Pr;
Число Нуссельта:
Nu = c×Ran ;
Коэффициент теплоотдачи:
α = Nu×λ / A.
Другие калькуляторы
– Расчет коэффициента теплоотдачи плоской стенки
– Расчет коэффициента теплоотдачи внутренней стенки трубы
– Расчет коэффициента теплоотдачи наружной стенки трубы
– Расчет коэффициента теплоотдачи наружной стенки пучка труб
– Расчет коэффициента теплопередачи через плоскую стенку
– Расчет коэффициента теплопередачи через цилиндрическую стенку
©ООО”Кайтек”, 2020. Любое использование либо копирование материалов или подборки материалов сайта, может осуществляться лишь с разрешения автора (правообладателя) и только при наличии ссылки на сайт www.caetec.ru