Конвективный перенос теплоты происходит в текучих средах: газах, жидкостях, за счет перемещения макрочастиц, имеющих различные термодинамические потенциалы. С ростом скорости движения теплоносителя интепсивность движения макрочастиц возрастает, возникает турбулентность, частицы интенсивно перемешиваются. Т.о. с ростом интенсивности движ. Теплоносителя будет возрастать интенсивность переноса тепла конвекции. В ядре потока тепло переносится как конвекцией так и теплопроводностью – конвективный теплообмен. Перенос тепла в турбулентном ядре потока при конвективном теплообмене происходит мгновенно. И общую скорость переноса тепла в потоке будет определять скорость переноса тепла тепловом пограничном слое. Для практических расчетов интенсивности конвективного обмена от ядра потока к стенке или в обратном направлении ис-ют упрощенную зависимость: з-н охлождения Ньютона(ур-ния теплоотдачи): Кол-во тепла переносимого при конвективном теплообмене от ядра потока к границе теплоносителя или в обратном направлении пропорционально температ-му напору между ядром потока и теплоносителя. Температурный напор –разность температур теплоносителя и стенки.
–ур-ние теплоотдачи, диф. Форма
α – коэф. Теплоотдачи. Характеризует какое кол-во тепла переносится к единичной поверхности теплоносителя из его ядра(либо в обратном направлении) в единицу времени при единичном температурном напоре теплоносителя
, для стационарного теплообмена, Q- тепловой поток
среднеинтегральное по поверхности разности тем-р
Уравнение Фурье –Кирхгофа являетсяуравнением теплового баланса теплоносителя при конвективном теплообмене. Рассмотрим декартовую систему координат.
=
Если произвести преобразования сложения, то приращение кол-ва тепла в элементарном объеме вдоль оси х будет вычисляться
dV d = .
Проведя аналогичные рассуждения, получим и проекции и на другие оси координат
, составив 3 проекции получим полное приращение тепла в элем.объеме за счет конвекции:
Если принять поток геплоносителя в условиях неразрывности и принять допущение, что плотность теплоносителя постоянна
Изменим теплосодержание элементарного объема
. Ис-зуя эти зависимости запишем ур-ние Киркгофа
, коэф. температуропроводности