Теплообмен при конденсации

Теплообмен при свободной конвекции на вертикальной поверхности
Развитие течения жидкости или газа вдоль горячей вертикальной поверхности показано на рис. 8. Сначала толщина нагретого слоя жидкости мала и течение ламинарное. Постепенно по высоте стенки движением увлекается все большее количество жидкости. Толщина ламинарного слоя растет. Затем, он разрушается и наступает турбулентный режим течения.

Рис. 8. Развитие течения и изменение коэффициента теплоотдачи при свободной конвекции у вертикальной поверхности
На участке ламинарного течения α уменьшается в связи с увеличением толщины пограничного слоя движущейся жидкости, а на участке переходного течения вследствие повышения степени турбулизации и уменьшения толщины ламинарного слоя коэффициент теплоотдачи возрастает, и далее, при развитом турбулентном течении, сохраняется постоянным.
Коэффициент теплоотдачи при свободном движении жидкости в большом объеме определяется из следующих уравнений подобия:
для вертикальных труб и плоских стенок при ламинарном течении жидкости (10³ < Gr·Pr < 10⁹)

для вертикальных труб и плоских стенок при турбулентном течении жидкости (Gr·Pr) >10⁹

В этих уравнениях определяющей температурой является температура окружающей среды t_ж, за определяющий размер принимается высота участка от начала теплообмена h.
Здесь и далее  – критерий Прандтля жидкости или газа при температуре твердого тела.
Теплообмен при свободной конвекции у горизонтального цилиндра
Развитие свободной конвекции около горизонтального цилиндра аналогично естественной конвекции у вертикальной поверхности. Здесь также можно выделить ламинарный, переходный и турбулентный участки пограничного слоя.
В зависимости от температурного напора и диаметра цилиндра переход ламинарного течения в турбулентное может происходить на поверхности цилиндра, или за пределами соприкосновения движущейся среды с цилиндром.
За определяющий размер принимается внешний диаметр цилиндра d.
При  < 10^-3 вокруг тела образуется неподвижная пленка с переменной температурой. Такой режим называется пленочным. В этих условиях критерий Нуссельта зависит только от формы тела (для тонкой проволоки  ). В качестве определяющей температуры принята средняя температура пограничного слоя  .
В диапазоне 10^-3 < < 5 10² наблюдается режим переходный от пленочного к ламинарному и коэффициент теплоотдачи определяется уравнением

Коэффициент теплоотдачи при значениях 5 10² < < 10⁹ можно вычислить из уравнения

В уравнениях (122) и (123) за определяющую температуру принята температура окружающей среды  .