Ēkas siltumfizikālo procesu kompleksā analīze - VTPMML

inţenierfizikālos lietojumos siltuma apmaiņas starp šķidrumu un cietu virsmu raksturošanai bieţiizmanto vienkāršotas empīriska rakstura sakarības, piem., Ņūtona siltuma atdeves sakarību (2.22).Daţādām vielām raksturīgās brīvās konvekcijas siltuma atdeves koeficientu vērtību intervāli iratšķirīgi, piem., gaisam – 5...25, bet ūdenim – 20...100 W m -2 K -1 . Pieaugot plūsmas intensitāteivirsmas tuvumā, siltuma atdeves koeficients proporcionāli pieaug, savukārt termiskā robeţslāņabiezums un tā siltuma pretestība samazinās – skat. arī (Curcija, 2000). Plūsmas intensitāte brīvāstermiskās konvekcijas gadījumā būtiski pieaug līdz ar šķidruma un virsmas temperatūru starpībaspieaugumu.Ja termiskā konvekcija attīstās spraugā ar platumu d starp divām virsmām ar konstantutemperatūru starpībuT, tad siltuma apmaiņu starp virsmām tuvināti var novērtēt, izmantojotempīriskās sakarības starp termisko konvekciju raksturojošajiem bezdimensionālajiem parametriem –Nuselta skaitli Nu, Prandtla skaitli Pr un Releja skaitli Ra: dNu Pr Ra a , (2.52)cPag T d, (2.53)3, (2.54)kur visi šķidrumu raksturojošie lielumi tiek aprēķināti vidējai temperatūrai. Ja brīvā konvekcijaveidojas pie vienas vertikālas izotermiskas virsmas, tad cēlējspēka un viskozo spēku attiecībasraksturošanai Releja skaitļa vietā var lietot Grasgofa skaitli Gr, ko definē saistībā ar tās augstumu l:23g ( T T) lGr . (2.55)2Minētie parametri savā starpā ir cieši saistīti:Ra PrGr. (2.56)Virsmai paralēlās ātruma komponentes un temperatūras sadalījumi virsmas tuvumā daţādāmPrandtla skaitļa vērtībām bezdimensionālā formā parādīti attēlā (2.51), kur redzams, ka šie sadalījumiir būtiski atkarīgi no šķidruma īpašībām. Piem., pie lielas viskozitātes un mazas šķidruma siltumavadītspējas termiskā robeţslāņa biezums samazinās. Pie Pr1 virsmas tuvumā veidojas izteiktsvirsmai paralēlās ātruma komponentes maksimums. Šie sadalījumi ļauj tuvināti noteikt arī vidējosiltuma atdeves koeficientu no virsmas (Incropera, DeWitt, 2002):1/ 41/ 24 Gr 0,75PrNu Pr, (Pr) (2.57)3 4 1/ 20,6091,221Pr 1,38Pr1/ 460