Factorii care influenteaza transferul de caldura prin convectie

Factorii care influenteaza transferul de caldura prin convectie

Factorii care influenteaza transferul de caldura prin convectie se pot grupa in patru categorii, si anume:

- natura miscarii fluidului:

- miscarea fluidului este determinata de diferenta de densitate produsa de diferenta de temperatura intre diverse puncte ale acestuia; miscarea este denumita miscare libera, iar transferul de caldura intre o suprafata si un fluid, convectie libera;

- deplasarea fluidului se produce sub efectul unei actiuni mecanice exterioare (pompa, ventilator, vant etc); miscarea este denumita miscare fortata, iar transferul de caldura intre o suprafata si un fluid, convectie fortata.

Convectia libera si convectia fortata se pot intalni separat sau simultan. Cand viteza fluidului este mare, se poate neglija efectul convectiei libere.

- regimul de curgere a fluidului: pentru caracterizarea curgerii unui fluid a

fost propus criteriul Reynolds, Re, definit ca o grupare adimensionala a unor proprietati fizice, geometrice si functionale ce descriu miscarea fluidilui. Reprezinta raportul dintre fortele de inertie, F_in si fortele de viscozitate, F_h, ambele raportate la volumul V:

(2.1)

unde m, [kg] este masa fluidului;

a, [m/s²] - acceleratia;

h, [Pa.s] - viscozitatea dinamica a fluidului;

n, [m²/s] - viscozitatea cinematica;

S, [m²] - suprafata de transfer de caldura;

L, [m] - dimensiunea determinanta;

r, [kg/m³] - densitatea fluidului;

t, [s] - timpul;

w, [m/s] - viteza medie a fluidului.

In cazul curgerii fluidelor prin conducte sau canale (cazul cel mai intalnit in instalatiile termoenergetice), se deosebesc trei regimuri de curgere:

- pentru Re < 2320 regim laminar, caracteristic lichidelor viscoase (transferul de caldura are loc cu precadere prin conductie termica in fluid, aportul miscarii de amestec fiind foarte redus);

- pentru 2320 < Re < 10⁴ regim tranzitoriu;

- pentru Re > 10⁴ regim turbulent, caracteristic lichidelor putin viscoase (transferul de caldura are loc prin conductie termica, in stratul limita a fluidului si prin transfer de masa si amestec de fluid, in zona centrala a curgerii).

Aceasta problema va fi tratata pe larg in prezentarea fiecarui proces de convectie termica.

- parametrii termofizici ai fluidului, depinzand de temperatura si, intr-o masura mult mai mica, de presiune pentru fiecare fluid; influenteaza transferul de caldura prin convectie, fluidele diferentiindu-se intre ele ca agenti termici.

- forma si dimensiunile suprafetei de transfer de caldura: geometria suprafetei de transfer de caldura (plana, cilindrica singulara sau in fascicul, neteda sau nervurata etc) si orientarea acesteia fata de directia de curgere a fluidului determina caracteristicile stratului limita si creeaza conditii specifice de curgere si transfer de caldura.