معامل التسخين ومعامل نقل الحرارة

Thread Content

أولاً، معامل نقل الحرارة α: وفقًا لقانون تبريد نيوتن: dQ = α A△t، ووحدة معامل نقل الحرارة α هي واط/م²·°م. المعنى الفيزيائي لمعامل نقل الحرارة هو كمية الحرارة التي يتم نقلها في وحدة الزمن، عبر وحدة مساحة لنقل الحرارة، عندما يكون فرق درجات الحرارة 1 كلفن. أثبتت التجارب أن العوامل التي تؤثر على معامل نقل الحرارة هي: ① سرعة تدفق السائل: فنقل الحرارة في طبقة الحدود الحرارية يمثل التحدي الرئيسي في عملية نقل الحرارة بالانتقال الحراري. من الواضح أن زيادة سرعة التدفق يمكن أن تقلل من سمك طبقة الحدود لنقل الحرارة، مما يؤدي إلى زيادة قيمة α، وبالتالي تعزيز عملية نقل الحرارة بالتبادل الحراري. ②حالة التيار الحراري للسائل: هل يتم استخدام التيار الحراري الطبيعي أم التيار الحراري القسري. من الواضح أن سرعة تدفق السائل في حالة التدفق القسري أعلى منها في حالة التدفق الطبيعي. 　③أنواع السوائل ； سوائل، غازات، بخار. 　　 ④خصائص السوائل: من أهم العوامل التي تؤثر على السوائل هي الحرارة النوعية، ومعامل نقل الحرارة، والكثافة، واللزوجة، وغيرها. كما أنه في السوائل ذات معامل التوصيل الحراري العالي، يكون مقاومة الطبقة الحدية لنقل الحرارة أقل، مما يؤدي إلى معامل نقل حراري أكبر. بالنسبة للسوائل ذات اللزوجة العالية، فإنه عند نفس سرعة التدفق، يكون معامل ري صغيرًا، وبالتالي تكون طبقة الحدود الخاصة بنقل الحرارة أكثر سمكًا، مما يؤدي إلى انخفاض معامل نقل الحرارة. 　⑤شكل وموقع وحجم سطح نقل الحرارة: أشكال مختلفة لأسطح نقل الحرارة، مثل الأنابيب الدائرية أو الألواح المسطحة أو حزم الأنابيب ； هل داخل النطاق أم خارجه؟ ； هل يتم وضعه بشكل عمودي أم أفقي؟ ； كما أن قطر الأنابيب وطولها المختلفين يؤثران على قيمة α. 　　 باختصار، يمكن كتابة معامل نقل الحرارة α في صورة المعادلة التالية: α = f(u، d، ρ، μ، t، cp، …). تختلف ظروف عمليات نقل الحرارة بشكل كبير، ولا تكون العوامل التي تؤثر على α متشابهة دائمًا. يمكن تقسيم عمليات نقل الحرارة إلى فئتين رئيسيتين:
1. عمليات نقل الحرارة عندما لا يحدث أي تغيير في حالة السائل:
1) نقل الحرارة بواسطة التيار الحراري القسري؛
2) نقل الحرارة بواسطة التيار الحراري الطبيعي.
2. عمليات نقل الحرارة عندما يحدث تغيير في حالة السائل:
1) نقل الحرارة عند تكثيف البخار؛
2) نقل الحرارة عند غليان السائل.

أما بالنسبة لمعامل نقل الحرارة في حالة عدم وجود تغيير في حالة السائل، فإن العلاقة التجريبية له هي:
في الأنابيب الدائرية ذات التيار الحراري القسري: α = 0.023 * (λ/d) * (ρdu/μ)^0.8 * (cμ/λ)^b
حيث أن b = 0.4 عندما يتم تسخين السائل، وb = 0.3 عندما يتم تبريده.
(Re > 10000، 0.7)