От чего зависит теплоотдача: Теплоотдача теплоносителей — Teplonositeli-pro.ru

От чего зависит теплоотдача конвектора

В мае 2017 г. в рамках проведения четвертого этапа акции общественного контроля «Честный радиатор» Ассоциацией производителей радиаторов отопления «АПРО» совместно с верификационным центром ООО «Центр технической экспертизы» была завершена организация проведения испытаний образцов 12 моделей стальных настенных конвекторов с кожухом малой глубины.

Ни один из образцов 12 моделей стальных настенных конвекторов, прошедших испытания, не соответствует требованиям ГОСТ 31311-2005 «Приборы отопительные. Общие технические условия».

Все испытанные образцы стальных настенных конвекторов не соответствуют требованиям пункта 5.4 ГОСТ 31311-2005, согласно которому предельно допустимое отклонение фактических значений показателей номинального теплового потока от заявленных изготовителем в сторону уменьшения не может превышать 4%.

По результатам проведения испытаний, размеры отклонений фактических показателей номинального теплового потока образцов стальных настенных конвекторов от заявленных изготовителем характеристик составили не менее -8,3%.

При этом максимальный размер отклонения показателя номинального теплового потока составил беспрецедентные -45,4%.

В протоколе определительных испытаний по некоторым приборам отмечается неплотная посадка пластин оребрения нагревательного элемента, это говорит об отсутствии процесса дорнования на предприятиях и соответственно снижении теплоотдачи конвектора, т.е. «недогрева» помещения. Эффективность теплоотдачи напрямую зависит от плотности посадки пластин оребрения на трубу.

АО «Завод Универсал» почти 50 лет производит безопасные приборы отопления соответствующие требованиям ГОСТ 31311-2005 согласно протоколу определительных испытаний НТФ ООО «Витатерм». В технологическом процессе производства стальных конвекторов АО «Завод Универсал» плотная посадка идеально ровных пластин оребрения на трубу обеспечивается использованием дорогостоящего метода дорнования.  Данный метод позволяет выпускать высокоэффективный прибор отопления. Не каждый производитель может себе позволить применять метод дорнования, отсутствие которого приводит к снижению теплопоотдачи конвектора и низкой температуре воздуха в помещении.

Процесс дорнования в условиях АО «Завод Универсал» представлен на видео

Метод дорнования заключается в следующем: металлический стержень (штанга) с закругленным наконечником — дорном проходит по всей длине стальной электросварной трубы нагревательного элемента, равномерно раздаёт (расширяет) внутренний диаметр трубы на 0,4-0,6 мм в соответствии с п. 5.13.3 ГОСТ 31311-2005, обеспечивая упрочнение пластины оребрения на поверхности трубы и сглаживание исходных шероховатостей. После чего сдвинуть пластины оребрения с трубы практически невозможно.

Следует отметить, сам дорн (калибровочный шар) изготавливается на шарикоподшипниковом заводе и имеет жесткие параметры по диаметру и твердости для обеспечения требуемого натяжения пластин оребрения на трубу. Погрешность диаметра шара допускается изготовителем не более 0,01 мм. Стойкость одного дорна составляет всего одну смену. Таким образом, дорн меняется на новый каждые 8 — 10 часов после изготовления 180 — 200 штук нагревателей, что говорит о серьезном подходе к технологическому процессу и высоком качестве готовой продукции.

Мы гарантируем нашим потребителям эффективный стальной конвектор для обеспечения тепла и уюта в каждом доме!

НАШИ ТРИ КЛЮЧЕВЫХ СЛОВА: НАДЕЖНОСТЬ, ПРОЧНОСТЬ И ДОЛГОВЕЧНОСТЬ! 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Копирование данной статьи (включая видео и фотографии), в том числе частичное копирование, запрещено! Статья является собственностью владельца сайта. Нарушение авторских прав контролируется и преследуется по закону.

Коэффициент теплоотдачи, формула и примеры

Онлайн калькуляторы

На нашем сайте собрано более 100 бесплатных онлайн калькуляторов по математике, геометрии и физике.

Справочник

Основные формулы, таблицы и теоремы для учащихся. Все что нужно, чтобы сделать домашнее задание!

Заказать решение

Не можете решить контрольную?!
Мы поможем! Более 20 000 авторов выполнят вашу работу от 100 руб!

Главная Справочник Коэффициенты Коэффициент теплоотдачи

Определение и формула коэффициента теплоотдачи

Конвективный теплообмен — обмен теплотой между частями жидкости (газа), имеющими разную температуру или между жидкостью (газом) и твердым телом. Конвективный теплообмен между жидкостью и твердым телом называют теплоотдачей.

Этот коэффициент часто используют в гидроаэродинамике, когда исследуют конвективный теплообмен. Часто ее обозначают буквой . Коэффициент равен:

   

где — плотность теплового потока, — температурный напор. Величина q — это количество теплоты, которое передается через единичную площадь поверхности тела в единицу времени. находят как модуль разности температур жидкости и поверхности тела. Иногда температурный напор находят, например, в случае обтекания тела потоком сжимаемой жидкостью, считают равным модулю разности температуры жидкости далеко от тела и температурой поверхности тела, которая была бы в отсутствии теплообмена.

Коэффициент теплоотдачи зависит от скорости потока носителя тепла, вида течения, какова геометрия поверхности твердого тела и т.д. Это сложная величина и ее невозможно определить общей формулой. Обычно коэффициент теплоотдачи находят экспериментально.

Так, для условий свободной конвекции воздуха: (Вт/м²К), воды: (Вт/м²К). При вынужденной конвекции величины коэффициента теплоотдачи колеблются в пределах: для воздуха: (Вт/м²К), для воды: (Вт/м²К).

Формула Ньютона-Рихмана

Коэффициент теплоотдачи входит в выражение для потока тепла в веществе жидкой или газообразной среды с интенсивным изменением температуры при увеличении расстояния от охлаждаемого или нагреваемого объекта:

   

где — количество теплоты, которая отводится от поверхности, имеющую площадь S, — температура вещества (жидкости, газа), — температура поверхности тела. Выражение (2) называется формулой Ньютона — Рихмана.

Так как интенсивность теплообмена может изменяться при передвижении вдоль площади соприкосновения жидкого носителя с поверхностью твердого тела, вводят местный коэффициент теплоотдачи, который равен:

   

На практике чаще применяют средний коэффициент теплоотдачи , вычисляя его по формуле:

   

где температуры берут средние для поверхности и для вещества.

Дифференциальное уравнение теплоотдачи

Дифференциальное уравнение теплоотдачи показывает связь между коэффициентом теплоотдачи и полем температур среды (жидкости или газа):

   

где , — градиент температуры, индекс n=0 значит то, что градиент берут на стенке.

Критерий Нуссельта

Критерий Нуссельта () является характеристикой теплообмена на границе между жидкостью и стеной:

   

где — характерный линейный размер, — коэффициент теплопроводности жидкости. Для стационарного процесса критерий Нуссельта находят, используя критериальное уравнение конвективного теплообмена:

   

где постоянные. — критерий Рейнольдса, — критерий Прандтля, — критерий Грасгофа.

Коэффициент теплоотдачи и его связь с коэффициентом теплопередачи

Коэффициентом теплопередачи через плоскую стенку связан с коэффициентами теплоотдачи выражением:

   

где — коэффициент теплоотдачи от первой среды к стенке, — коэффициент теплоотдачи от стенки ко второй среде, — толщина стенки, — коэффициент теплопроводности стенки.

Единицы измерения

Основной единицей измерения коэффициента теплоотдачи в системе СИ является:

=Вт/м²К

Примеры решения задач

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛООТДАЧИ

Коэффициент теплоотдачи – количественная характеристика конвективного теплообмена между текучей средой (жидкостью) и поверхностью (стенкой), обтекаемой жидкостью. Эта характеристика появляется как коэффициент пропорциональности a в соотношении Ньютона-Рихмана

где – плотность теплового потока на стенке, T _w температура стенки, T _t характерная температура жидкости, например, температура T _e вдали от стенки во внешнем потоке, температура объемного потока Т _б в трубах и т.д. Единица измерения в международной системе единиц (СИ) (см.

Международная система единиц) Вт/(м ² К), 1 Вт/(м ² К) = 0,86 ккал/(м ² ч°C) = 0,1761 БТЕ/(hft ² °F) или 1 ккал/(м ² ч° C) = 1,1630 Вт/(м ² К), 1 БТЕ/(hft ² °F) = 5,6785 Вт/(м ² К). Коэффициент теплоотдачи получил широкое распространение в расчетах конвективного теплообмена и при решении задач внешнего теплообмена между теплопроводной твердой средой и окружающей ее средой. Коэффициент теплоотдачи зависит как от тепловых свойств среды, гидродинамических характеристик ее течения, так и от гидродинамических и тепловых граничных условий. Используя методы теории подобия, зависимость коэффициента теплоотдачи от многих факторов во многих практически важных случаях может быть представлена ​​в виде компактных соотношений между безразмерными параметрами, известных как критерии подобия. Эти соотношения называются обобщенными или уравнениями подобия (формулами). В качестве безразмерного числа для теплообмена в этих уравнениях используется число Нуссельта Nu = αl/λf или число Стентона St =, где 1 – характерный размер поверхности в потоке, массовая скорость потока жидкости, λ

f и C _pf теплопроводность и теплоемкость жидкости. При решении задач теплопроводности в твердом теле часто в качестве граничного условия задается распределение коэффициента теплоотдачи α между телом и окружающей его средой. Здесь полезно использовать безразмерный независимый параметр — число Био Bi = αl/λ _s , где λ _s — теплопроводность твердого тела, а 1 — его характерный размер. Зависимость чисел Nu и St от чисел Re и Pr играет существенную роль в переносе тепла принудительной конвекцией. В случае полностью развитого теплообмена в круглой трубе с ламинарным течением жидкости число Нуссельта является константой, а именно Nu = 3,66 при постоянной температуре стенки и 4,36 при постоянном тепловом потоке (см. Трубы (однофазный теплообмен в ) ). В случае свободной конвекции число Nu зависит от чисел Gr и Pr. Когда теплоемкость жидкости существенно меняется, коэффициент теплопередачи часто определяют через разность энтальпий (h

w – h _f ). Понятие коэффициента теплоотдачи используется также при теплообмене с фазовыми превращениями в жидкости (кипение, конденсация). В этом случае температура жидкости характеризуется температурой насыщения T _s . Порядок величины коэффициента теплоотдачи для различных случаев теплообмена представлен в таблице 1.

При анализе внутреннего теплообмена в пористых телах, т. е. конвективного теплообмена между жесткой матрицей и проницаемой через нее жидкостью, часто используют объемный коэффициент теплоотдачи

где qv — тепловой поток, переходящий от жесткой матрицы к жидкости в единице объема пористого тела, T _w — локальная температура матрицы, T _f — локальная объемная температура жидкости.

Следует подчеркнуть, что постоянство α в широком диапазоне и ΔT (при прочих равных условиях) встречается только в случае конвективного теплообмена, когда физические свойства жидкости при теплообмене изменяются незначительно. При конвективном теплообмене в жидкости с переменными свойствами и при кипении коэффициент теплоотдачи может существенно зависеть от и ΔT . В этих случаях увеличение теплового потока может привести к таким опасным явлениям, как выгорание (переходный тепловой поток) и ухудшение турбулентного теплообмена в трубах. Если (ΔT) является нелинейным, представляется нецелесообразным представлять его через коэффициент α при анализе, например, стабильности кипения.

Общий коэффициент теплопередачи

где T _f1 и T _f2 – температуры нагрева и нагрева жидкости, используется при расчетах теплообмена между двумя жидкостями через разделяющую стенку. Значения U для наиболее часто используемых конфигураций стен определяются по формулам

для плоской многослойной стены,

для цилиндрической многослойной стенки и

для сферической многослойной стены.

Здесь D ₁ и D ₂ – внутренний и внешний диаметры стенки, D – опорный диаметр, по которому определяется эталонная поверхность теплообмена, S _i , D _i , D _i+1 и λ _i — толщина, внутренний и внешний диаметры, теплопроводность i-го слоя. Первое и третье слагаемые в скобках называются термическими сопротивлениями теплопередачи.

Для их снижения стенки ребрятся и используются различные способы увеличения теплоотдачи. Второе слагаемое в скобках означает термическое сопротивление стены, которое может значительно увеличиться в результате загрязнения стены, например, отложениями накипи и золы, или плохой теплопередачи между слоями стены. Значения α и U для малого элемента поверхности теплообмена называются локальными. Если они не сильно различаются, то при практических расчетах теплообмена на поверхностях конечных размеров используются средние значения коэффициентов и уравнение теплопереноса

где A — эталонная поверхность теплопередачи и (часто среднее логарифмическое) падение температуры (см. « Средняя разница температур» ). Таблица 1. Приблизительные значения коэффициента теплопередачи

Schneider, P.J. (1955) Кондуктивная теплопередача , Addison-Wesley Publ. Ко, Кембридж.

Адьютори, Э. Ф. (1974) Новая теплопередача, тома. 1,2, Ventuno Press, Цинциннати.

Каталожные номера

1. Джейкоб М. (1958) Heat Transfer , Wiley, New York, Chapman and Hall, London.
2. Schneider, P.J. (1955) Conductive Heat Transfer , Addison-Wesley Publ. Ко, Кембридж.
3. Adiutory, EF (1974) The New Heat Transfer, тт. 1,2, Ventuno Press, Цинциннати.

Как передается тепло? Проводимость — Конвекция — Излучение

Что такое тепло?

Вся материя состоит из молекул и атомов. Эти атомы всегда находятся в разных видах движения (поступательном, вращательном, колебательном). Движение атомов и молекул создает тепло или тепловую энергию. Вся материя обладает этой тепловой энергией. Чем большее движение имеют атомы или молекулы, тем больше тепла или тепловой энергии они будут иметь.

Это анимация, сделанная из короткого молекулярно-динамикового имитация воды. Зеленые линии представляют собой водородные связи между кислородом и водород. Обратите внимание на плотную структуру воды

Водородные связи намного слабее, чем ковалентная связь. Однако при большом количестве водорода облигации действуют в унисон, они окажут сильный сопутствующий эффект. В этом случае в воде показано здесь.

Жидкая вода имеет частично упорядоченный структура, в которой постоянно образуются и распадаются водородные связи. Из-за короткого промежутка времени (порядка нескольких пикосекунд) мало связей

Что такое температура?

Из приведенного выше видео, показывающего движение атомов и молекул, видно, что некоторые из них движутся быстрее, чем другие. Температура – ​​это среднее значение энергии для всех атомов и молекул в данной системе. Температура не зависит от количества вещества в системе. Это просто среднее значение энергии в системе.

Как передается тепло?

Тепло может перемещаться из одного места в другое тремя способами: проводимостью, конвекцией и излучением. И теплопроводность, и конвекция требуют вещества для передачи тепла.

Если между двумя системами существует разница температур, тепло всегда найдет способ перейти от более высокой системы к более низкой.

ПРОВОДИМОСТЬ- —

Теплопроводность – это передача тепла между веществами, находящимися в непосредственном контакте друг с другом. Чем лучше проводник, тем быстрее будет передаваться тепло. Металл хорошо проводит тепло. Проводимость возникает, когда вещество нагревается, частицы получают больше энергии и сильнее вибрируют. Затем эти молекулы сталкиваются с соседними частицами и передают им часть своей энергии. Затем это продолжается и передает энергию от горячего конца к более холодному концу вещества.

КОНВЕКЦИЯ —

Тепловая энергия передается от горячих мест к холодным посредством конвекции. Конвекция возникает, когда более теплые области жидкости или газа поднимаются к более холодным областям жидкости или газа. Более холодная жидкость или газ занимают место более теплых областей, которые поднялись выше.