Основная трудность, возникающая при экспериментальном исследовании конвективного теплообмена, заключается в том, что коэффициент теплоотдачи зависит от многих параметром. Чтобы уменьшить число их согласно теории подобия объединяют в меньшее число переменных, называемых числами подобия (они безразмерны).
Каждое из безразмерных чисел имеет определенный физический смысл. Их принято обозначать первыми буквами фамилий ученых, внесших существенный вклад в изучение процессов теплопереноса и гидродинамики, и называть в честь этих ученых.
Число Нуссельта:
представляет собой безразмерный коэффициент теплоотдачи.
Число Рейнольдса
Re=wжl/v
Выражает отношение сил инерции (скоростного напора) Fи=r×w2ж/2 к силам вязкого трения Fm~m×wж/l.
При течении жидкости в трубах ламинарный режим на стабилизированном участке наблюдается до Re=w×d/v=2300, а при Re>104 устанавливается развитый турбулентный режим (здесь d – внутренний диаметр трубы).
Число Прандтля:
Pr=c×r×v/l
Состоит из величин характеризующих теплофизические свойства вещества и по существу само является теплофизической константой вещества. Значение число Pr приводится в справочниках.
В случае естественной конвекции скорость жидкости в дали от поверхности wж=0 и соответственно Re=0, но на теплоотдачу будет влиять подъемная сила Fп. Это приведет к появлению другого безразмерного параметра – числа Грасгофа:
Gr=g×b(tc-tж)l3/v2
Оно характеризует отношение подъемной силы, возникающей вследствие теплового расширения жидкости, к силам вязкости.
