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;

Cpудельная 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

Конвекция горизонтальной пластины

www.caetec.ru

©Copyright Кайтек 2020

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;

Cpудельная 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

Конвекция вертикальной пластины

www.caetec.ru

©Copyright Кайтек 2020

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

заказать расчет прочности

©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