пературой среды tc, либо наоборот, в зависимости от того, что горячее. Величина коэффициента теплоотдачи сложным образом зависит от многих факторов. В общем случае

н= <Pi (ст. tc: Руд. W, Ф, /, р, V, с, %, Р), (22.9)

где Руд - удельный тепловой поток, т. е. тепловой поток, приходящийся на единицу теплоотдающей (тепловоспринимающей) поверхности, Вт/м; W - скорость потока омывающей стенки среды, м/с; Ф - параметр, отражающий форму и положение тела; / -- опре делающий размер тела, м; р - плотность среды, ш1м; v - коэффициент кинематической вязкости, м/с; с - удельная теплоемкость среды, Дж/кг °С; Я-- коэффициент теплопроводности среды, Вт/м-°С); Р--коэффициент объемного расширения среды, 1/°С, для rasoB Р -= 1/(/с + 273).

Значения р, V, с, h, Р при разных температурах и давлениях можно найти в [Б, 13, 22].

Характер связи между величинами в формуле (22.9) меняется в зависимости от вида движения среды (естественная, вынужденная конвекция) и режима движения среды (ламинарный, переходный, турбулентный). Каждый вид движения может иметь три режима.

Вследствие большой сложности процессы теплоотдачи плохо поддаются аналитическому изучению. Наибольшее распространение получили экспериментальные методы определения а . Для обобщения опытных данных, сокращения числа необходимых опытов и упрощения математического представления полученных результатов обработка производится на основе теории подобия и анализа размерностей [11].

В теории подобия доказывается, что связь между величинами дня подобных явлений может быть выражена уравнением, куда входят только специально подобранные безразмерные комплексы (критерии подобия) из характерных для данных явлений величин. Критерии подобия обычно представляют собой отношение физических величин, характеризующих два каких-либо важных для данных явлений эффекта. Если тот или иной эффект не существен для рассматриваемых явлений, то соответствующий критерий выпадает из математической связи. Критерии для описания теплоотдачи включают в себя группы величии, представленных в (22.9), и составляются на основе общего математического описания явления с учетом условий на границах тела и начальных условий. Физическое подобие явлений устанавливается на основе их одинаковой физической природы, численного равенства одноименных критериев подобия и равенства отношений одноименных величин, входящих в условия на границах и в начальные условия. Критерии безразмерны. Математическая связь между критериями называется критериальным уравнением. С целью упрощения вида решений задач теплопроводности также используются критериальные уравнения. Список основных критериев, входящих в уравнения теплоотдачи и теплопроводности, представлен в табл. 22.1.

Все критерии в табл. 22.1, кроме первого, являются определяющими (независимыми переменными), так как в них входят задаваемые величины. Первый критерий-определяемый. Критерий Био (Bi) используется для описания процессов теплопроводности.

Основные критерии, входящие в уравнения теплоотдачи и теплопроводиоств

Физическое содержание критерия

Входящие в критерий величины

Мера отношения подъемной и вязкостной сил в потоке; характеризует взаимодействие молекулярного трения и подъемной силы, обусловленной различием плотностей в отдельных областях неизотермического потока среды

g-ускорение силы тяжести, р-коэффициент объемного расширения, /-определяющий размер, \- коэффициент кинематической вязкости, Д/-разность между температурами горячей и холодной областей

Мера скорости изменения температурного поля во времени; характеризует связь между скоростью изменения температурного поля в теле за счет изменения физических свойств и размеров тела

а-коэффициент температурой роводности, t-время, I-определяющий размер

Мера отношения теплового сопротивления твердого тела н сопротивления теплоотдачи на границе тела в окружающую среду; характеризует связь между полем температур в твердом теле и условиями теплоотдачи на его поверхности

-коэффициент теплоотдачи на границе твердого тела, /определяющий размер, л-коэффициент теплопроводности твердого тела