Конвекционен топлопренос
Конвекционен топлообмен.
Конвекция - пренос на топлина в течности, газове или гранулирани среди чрез потоци от материя.
Всъщност това е комбинация от дифузия и произволно движение на молекулите. Близо до повърхността скоростта на потока е ниска и дифузията се увеличава. Докато се отдалечавате от повърхността, хаотичното движение се увеличава.
Конвективният пренос на топлина се случва:
- принудителна или принудителна конвекция;
- естествена конвекция;
Принудителната конвекция възниква под въздействието на външни сили, като например вентилатор.
Естествена конвекция
Естествената конвекция възниква спонтанно в дадено вещество, когато то се нагрява неравномерно в гравитационно поле. При такава конвекция долните слоеве на материята се нагряват, стават по-леки и изплуват, докато горните слоеве, напротив, се охлаждат, стават по-тежки и потъват, след което процесът се повтаря отново и отново.
Процесите на кипене или кондензация също се считат за процеси на конвекционен топлопренос.
- Преносът на топлина на единица площ е описан за първи път от Нютон и се нарича закон на Нютон-Рихман (закон на Нютон за охлаждането).
q= предадена топлина за единица време (W, W)
A= повърхностна площ (m2, m2)
k = коефициент на топлопреминаване (W/m 2 K или W/m 2o C, W/m 2 K или W/(m 2 * o C))
dT= температурна разлика между повърхността и работната течност (K или o C)
Коефициенти на топлопреминаване
- 1 W/m 2 K = 0,85984 kcal/h m 2 o C = 0,1761 Btu/ft 2 h o F
- 1 Btu/ft 2 h o F = 5,678 W/m 2K = 4.882 kcal/h m2o C11
- 1 kcal/h m 2 o C = 1,163 W/m 2 K = 0,205 Btu/ft 2 h o F
- Btu - британска топлинна единица (BTU) = 1 055.05585 Джаул;
- kcal = kcal (килокалория);
- h (час) = h (час);
- ft - фут = 30,48 сантиметра;
Коефициент на топлопреминаване
Коефициентът на топлопреминаване - k - зависи от вида на работния флуид, газ или течност, от свойствата на течливостта, като: скорост, вискозитет и други температурни и флуидни свойства.
Като цяло коефициентът на топлопреминаване за обикновени течности и газове варира в определен диапазон:
- Въздух: 10 - 100 (W/m2K)
- Вода: 500 - 10 000 (W/m2K)
Течността със средна обемна температура 50 o C измива равна повърхност с размери метър на метър. Температура на повърхността 20 o C. Коефициент на топлопреминаване 2,000W/(m 2 * o C).
q= (2000 W/(m 2 * o C)) ((1 m)*(1 m))*((50 o C) - (20 o C))
Калкулатор за пренос на топлина с конвекция.