Lämmönsiirtokerroin on keskeinen parametri analysoitaessa lämmönvaihtoprosesseja nestejärjestelmissä. Se määrittää nesteen kyvyn siirtää lämpöä pinnalle tai pinnalta. Tämän kertoimen tarkka laskeminen on olennaista tehokkaiden lämpöjärjestelmien suunnittelussa.

Lämpösiirtokertoimen ymmärtäminen

Lämmönsiirtokerroin, joka usein ilmoitetaan nimellä h, liittyy lämmönvaihtoon pinnan ja nesteen väliseen lämpötilaeroon. Se ilmaistaan yksikköinä W/m2·K. Arvo [h[ riippuu nesteominaisuuksista, virtausolosuhteista ja lämmönsiirron luonteesta (johtavuus, konvektori tai säteily).

Kerrointen laskentamenetelmät

Yleisin menetelmä on empiirinen korrelaatioita perustuu dimensiottomia numeroita, kuten Reynolds, Prandtl, ja Nusselt numerot. Nämä korrelaatiot vaihtelevat virtausjärjestelmän ja geometrian.

Lasketaan Nusselt-numeroiden korrelaatioita

Lasketaan h käyttäen Nusselt-numerokoordien koodeja seuraavasti:

  • Määritetään virtausjärjestelmä (laminaarinen tai myrskyinen).
  • Lasketaan Reynolds numero (Re) perusteella nesteen nopeus, ominaispituus, nesteen tiheys, ja viskositeetti.
  • Laske Prandtl-numero (Pr) nesteominaisuuksilla.
  • Käytä asianmukaista korrelaatiota löytääksesi Nusselt-numeron (Nu).
  • Lämmönsiirtokerroin lasketaan: h = (Nu × k) / L, jossa k on lämmönjohtavuus ja L[] on ominaispituus.

Esimerkkilaskenta

Oletetaan, että veden virtaus putkissa, joiden halkaisija on 0,05 m 2 m/s nopeudella. Nesteominaisuudet ovat: lämmönjohtavuus k = 0,6 W/m·K], viskositeetti [η = 0,001 Pa·s[]], tiheys [[ρ = 1000 kg/m3, ja spesifinen lämpö c[] p[[[] = 4182 J/kg·K[]].

Lasketaan uudelleen = (ρ × v × D) / η = (1000 × 2 × 0,05) / 0,001 = 100,000. Re > 4000 jälkeen virtaus on myrskyinen. Tyypillisen korrelaation käyttäminen putkissa olevan turbulenssin suhteen, Nu . 0.023 × Re[.8[] × Pr[.

Lasketaan Nu: Nu . 0.023 × 100,000[[...].8[[...[...................]] × 6.97[[...........]...........................................................................................................................................................................................

Lasketaan lopuksi h: h = (Nu × k) / D = (856.5 × 0,6) / 0,05 .