Теплоотдача при поперечном обтекании шахматных пучков труб.

Другим важным примером вынужденной конвекции является внутренняя задача, связанная с течением внутри каналов. Здесь также различают несколько режимов.

Для движения внутри каналов важными являются понятия УСТАНОВИВШЕГОСЯ и НЕУСТАНОВИВШЕГОСЯ режимов течения. Это связано с тем, что при движении внутри канала, в общем случае могут изменяться параметры течения (вязкость, плотность, средняя скорость и т.д.). Эти изменения происходят по длине канала и в тех условиях, когда они существенны, то такое течение определяется как неустановившееся. Для таких течений определяющим размером вновь становится длина. Но, в общем случае, не только длина, но и диаметр. Под неустановившимся понимают такое течение в канале, когда его основные параметры меняются по длине канала. При установившемся течении важным числом, определяющим его режимы является число Re. Для такого течения при Re < 2300 имеет место ламинарный режим течения. В общем случае это число как граница сохранения ламинарного течения не является строго фиксированной величиной. Оно зависит от условий на входе в канал, включая геометрию, начальную турбулентность и др.

Для ламинарного течения в каналах получены аналитически и подтверждены экспериментально зависимости числа Нуссельта от определяющих чисел подобия в виде: Здесь: где: есть средняя скорость движения в канале. Значение зависит от формы канала и граничных условий. Для круга и ГУ 1рода при ГУ 2 рода это 4.35 и т.д..

Для турбулентного течения в канале, на основе теории пограничного слоя получены, подтвержденные опытом следующие формул и для диапазона: здесь числа средние Нуссельт, Рейнольдс и коэффициент трения, соответственно. При свободной конвекции числами подобия, определяющими интенсивность теплоотдачи будут числа Прандтля, Грасгофа, Архимеда, Галилея и Рэлея, вот они. Теплоотдача при свободной конвекции имеет вид:

При свободной конвекции также как и при вынужденной существуют ламинарный и турбулентный режимы течения в формирующихся пограничных слоях теплоносителя. Эти режимы и их границы определяются следующим образом, при малых числах Рэлея: Это так называемый режим псевдотеплопроводности. При росте числа Рэлея имеем переход к ламинарному пограничному слою, т.е.: и это ламинарный режим, и, наконец, турбулентный режим: Есть иособенности свободной конвекции в тонких слоях. Описываются через эквивалентную теплопроводность и коэффициент конвекции, который есть функция числа Рэлея. Смотри Рис. представленный ниже.