Кіріспе
Жылу ағыны мен температура айырмашылығына қатысты шама Термодинамикада жылу беру коэффициенті немесе пленка коэффициенті немесе пленка тиімділігі — жылу ағыны мен жылу ағынының термодинамикалық қозғаушы күші арасындағы пропорционалдық тұрақты (яғни температура айырмашылығы, ΔT). Ол жылу беруді есептеуде қолданылады, әдетте сұйық пен қатты дене арасындағы конвекция немесе фазалық өту арқылы. Жылу беру коэффициентінің SI бірліктері ватт шаршы метр кельвинге (W/m²K) тең. Біріктірілген режимдердегі жылу берудің жалпы жылдамдығы әдетте жалпы өткізгіштік немесе жылу беру коэффициенті U арқылы көрсетіледі. Бұл жағдайда жылу беру жылдамдығы:
In thermodynamics, the heat transfer coefficient or film coefficient, or film effectiveness, is the proportionality constant between the heat flux and the thermodynamic driving force for the flow of heat (i. e., the temperature difference, ΔT ). It is used in calculating the heat transfer, typically by convection or phase transition between a fluid and a solid. The heat transfer coefficient has SI units in watts per square meter per kelvin (W/m2K). The overall heat transfer rate for combined modes is usually expressed in terms of an overall conductance or heat transfer coefficient, U. In that case, the heat transfer rate is:
where (in SI units):
: Heat transfer rate (W)
: Heat transfer coefficient (W/m²K)
: surface area where the heat transfer takes place (m²)
: temperature of the surrounding fluid (K)
: temperature of the solid surface (K)
The general definition of the heat transfer coefficient is:
where:
: heat flux (W/m²); i. e., thermal power per unit area,
: difference in temperature between the solid surface and surrounding fluid area (K)
The heat transfer coefficient is the reciprocal of thermal insulance. This is used for building materials (R value) and for clothing insulation. There are numerous methods for calculating the heat transfer coefficient in different heat transfer modes, different fluids, flow regimes, and under different thermohydraulic conditions. Often it can be estimated by dividing the thermal conductivity of the convection fluid by a length scale. The heat transfer coefficient is often calculated from the Nusselt number (a dimensionless number). There are also online calculators available specifically for Heat transfer fluid applications. Experimental assessment of the heat transfer coefficient poses some challenges especially when small fluxes are to be measured (e. g. ).
мұнда (SI бірліктерінде):
: Жылу беру жылдамдығы (W)
: Жылу беру коэффициенті (W/m²K)
: Жылу беру жүзеге асатын бет ауданы (m²)
: Қоршаған сұйықтықтың температурасы (K)
: Қатты беттің температурасы (K)
In thermodynamics, the heat transfer coefficient or film coefficient, or film effectiveness, is the proportionality constant between the heat flux and the thermodynamic driving force for the flow of heat (i. e., the temperature difference, ΔT ). It is used in calculating the heat transfer, typically by convection or phase transition between a fluid and a solid. The heat transfer coefficient has SI units in watts per square meter per kelvin (W/m2K). The overall heat transfer rate for combined modes is usually expressed in terms of an overall conductance or heat transfer coefficient, U. In that case, the heat transfer rate is:
where (in SI units):
: Heat transfer rate (W)
: Heat transfer coefficient (W/m²K)
: surface area where the heat transfer takes place (m²)
: temperature of the surrounding fluid (K)
: temperature of the solid surface (K)
The general definition of the heat transfer coefficient is:
where:
: heat flux (W/m²); i. e., thermal power per unit area,
: difference in temperature between the solid surface and surrounding fluid area (K)
The heat transfer coefficient is the reciprocal of thermal insulance. This is used for building materials (R value) and for clothing insulation. There are numerous methods for calculating the heat transfer coefficient in different heat transfer modes, different fluids, flow regimes, and under different thermohydraulic conditions. Often it can be estimated by dividing the thermal conductivity of the convection fluid by a length scale. The heat transfer coefficient is often calculated from the Nusselt number (a dimensionless number). There are also online calculators available specifically for Heat transfer fluid applications. Experimental assessment of the heat transfer coefficient poses some challenges especially when small fluxes are to be measured (e. g. ).
Жылу беру коэффициентінің жалпы анықтамасы:
In thermodynamics, the heat transfer coefficient or film coefficient, or film effectiveness, is the proportionality constant between the heat flux and the thermodynamic driving force for the flow of heat (i. e., the temperature difference, ΔT ). It is used in calculating the heat transfer, typically by convection or phase transition between a fluid and a solid. The heat transfer coefficient has SI units in watts per square meter per kelvin (W/m2K). The overall heat transfer rate for combined modes is usually expressed in terms of an overall conductance or heat transfer coefficient, U. In that case, the heat transfer rate is:
where (in SI units):
: Heat transfer rate (W)
: Heat transfer coefficient (W/m²K)
: surface area where the heat transfer takes place (m²)
: temperature of the surrounding fluid (K)
: temperature of the solid surface (K)
The general definition of the heat transfer coefficient is:
where:
: heat flux (W/m²); i. e., thermal power per unit area,
: difference in temperature between the solid surface and surrounding fluid area (K)
The heat transfer coefficient is the reciprocal of thermal insulance. This is used for building materials (R value) and for clothing insulation. There are numerous methods for calculating the heat transfer coefficient in different heat transfer modes, different fluids, flow regimes, and under different thermohydraulic conditions. Often it can be estimated by dividing the thermal conductivity of the convection fluid by a length scale. The heat transfer coefficient is often calculated from the Nusselt number (a dimensionless number). There are also online calculators available specifically for Heat transfer fluid applications. Experimental assessment of the heat transfer coefficient poses some challenges especially when small fluxes are to be measured (e. g. ).
мұнда:
: Жылу ағыны (W/m²); яғни бірлік ауданына берілетін жылу қуаты,
: Қатты бет пен қоршаған сұйықтық арасындағы температура айырмашылығы (K)
In thermodynamics, the heat transfer coefficient or film coefficient, or film effectiveness, is the proportionality constant between the heat flux and the thermodynamic driving force for the flow of heat (i. e., the temperature difference, ΔT ). It is used in calculating the heat transfer, typically by convection or phase transition between a fluid and a solid. The heat transfer coefficient has SI units in watts per square meter per kelvin (W/m2K). The overall heat transfer rate for combined modes is usually expressed in terms of an overall conductance or heat transfer coefficient, U. In that case, the heat transfer rate is:
where (in SI units):
: Heat transfer rate (W)
: Heat transfer coefficient (W/m²K)
: surface area where the heat transfer takes place (m²)
: temperature of the surrounding fluid (K)
: temperature of the solid surface (K)
The general definition of the heat transfer coefficient is:
where:
: heat flux (W/m²); i. e., thermal power per unit area,
: difference in temperature between the solid surface and surrounding fluid area (K)
The heat transfer coefficient is the reciprocal of thermal insulance. This is used for building materials (R value) and for clothing insulation. There are numerous methods for calculating the heat transfer coefficient in different heat transfer modes, different fluids, flow regimes, and under different thermohydraulic conditions. Often it can be estimated by dividing the thermal conductivity of the convection fluid by a length scale. The heat transfer coefficient is often calculated from the Nusselt number (a dimensionless number). There are also online calculators available specifically for Heat transfer fluid applications. Experimental assessment of the heat transfer coefficient poses some challenges especially when small fluxes are to be measured (e. g. ).
Жылу беру коэффициенті жылу оқшаулағыштың кері шамасы болып табылады. Бұл құрылыс материалдарына (R мәні) және киімнің жылу оқшаулағыш қасиеттеріне қолданылады. Әртүрлі жылу беру режимдерінде, әртүрлі сұйықтықтарда, ағын режимдерінде және әртүрлі термогидравликалық жағдайларда жылу беру коэффициентін есептеудің көптеген әдістері бар. Көбінесе оны конвекциялық сұйықтықтың жылу өткізгіштігін ұзындық өлшеміне бөлу арқылы бағалауға болады. Жылу беру коэффициенті көбінесе Нуссель санынан (өлшемсіз сан) есептеледі. Жылу тасымалдау сұйықтарына арналған арнайы онлайн калькуляторлар да бар. Жылу беру коэффициентін эксперименттік жолмен бағалау, әсіресе кішкентай ағындарды өлшеу қажет болған кезде, кейбір қиындықтар тудырады (мысалы, ).
In thermodynamics, the heat transfer coefficient or film coefficient, or film effectiveness, is the proportionality constant between the heat flux and the thermodynamic driving force for the flow of heat (i. e., the temperature difference, ΔT ). It is used in calculating the heat transfer, typically by convection or phase transition between a fluid and a solid. The heat transfer coefficient has SI units in watts per square meter per kelvin (W/m2K). The overall heat transfer rate for combined modes is usually expressed in terms of an overall conductance or heat transfer coefficient, U. In that case, the heat transfer rate is:
where (in SI units):
: Heat transfer rate (W)
: Heat transfer coefficient (W/m²K)
: surface area where the heat transfer takes place (m²)
: temperature of the surrounding fluid (K)
: temperature of the solid surface (K)
The general definition of the heat transfer coefficient is:
where:
: heat flux (W/m²); i. e., thermal power per unit area,
: difference in temperature between the solid surface and surrounding fluid area (K)
The heat transfer coefficient is the reciprocal of thermal insulance. This is used for building materials (R value) and for clothing insulation. There are numerous methods for calculating the heat transfer coefficient in different heat transfer modes, different fluids, flow regimes, and under different thermohydraulic conditions. Often it can be estimated by dividing the thermal conductivity of the convection fluid by a length scale. The heat transfer coefficient is often calculated from the Nusselt number (a dimensionless number). There are also online calculators available specifically for Heat transfer fluid applications. Experimental assessment of the heat transfer coefficient poses some challenges especially when small fluxes are to be measured (e. g. ).
Конвективті жылу берудің өзара байланыстары
Конвективті жылу беруді өлшемдік талдау, шекаралық қабатты дәл талдау, шекаралық қабатты жуық интегралды талдау және энергия мен импульс беру арасындағы аналогиялар арқылы талдамалық түрде алуға болады. Алайда, математикалық модельдер қолданылмайтын жағдайларда, осы талдамалық тәсілдер барлық мәселелерге практикалық шешімдер ұсынбауы мүмкін. Сондықтан, әртүрлі авторлар табиғи конвекция, ішкі ағынды мәжбүрлі конвекция және сыртқы ағынды мәжбүрлі конвекция сияқты әртүрлі жағдайларда конвективті жылу беру коэффициентін бағалау үшін көптеген эмпирикалық корреляцияларды жасады. Бұл эмпирикалық корреляциялар нақты геометрия және ағын жағдайлары үшін ұсынылады. Сұйықтың қасиеттері температураға тәуелді болғандықтан, олар қабықша температурасында есептеледі, ол беткей және айналадағы ортаның температурасының орташа мәні болып табылады.
Сыртқы ағын, тік жазықтық
Черчилль мен Чудың ұсыныстары ламинарлық және турбулентті ағын үшін де тік жазықтыққа іргелес табиғи конвекция үшін келесі корреляцияны ұсынады. k – сұйықтықтың жылу өткізгіштігі, L – гравитация бағытына қатысты сипаттамалық ұзындығы, RaL – осы ұзындыққа қатысты Рейли саны, Pr – Прандель саны (Рейли санын Грашоф саны мен Прандель санының көбейтіндісі ретінде жазуға болады). Ламинарлық ағындар үшін келесі корреляция сәл дәлдірек. Ламинарлықтан турбулентті шекараға өту RaL шамамен 10⁹-дан асқанда байқалады.
Сыртқы ағынды, тік цилиндрлер
Тігінен осьтері бар цилиндрлер үшін, қисықтық әсері тым маңызды болмаса, жазық беттерге арналған формулаларды қолдануға болады. Бұл, шекаралық қабаттың қалыңдығы цилиндр диаметрімен салыстырғанда шағын болатын жағдайды көрсетеді. Грасхоф саны мына жерде болған кезде тік жазық қабырғаларға қатысты корреляцияларды қолдануға болады.
where is the Grashof number.
Сыртқы ағынды, көлденең цилиндр
Жеткілікті ұзындығы бар және соңғы әсерлері ескерілмейтін цилиндрлер үшін Черчилль мен Чу келесі корреляцияны ұсынады.
Сыртқы ағын, шарлар
Сфералар үшін Т. Юге Pr≃1 және .