Toate corpurile implicate în procesul electrotermic sau care intră în structura dispozitivelor electrotermale schimbă căldura cu mediul. Acesta poate fi schimb de căldură la convecție naturală - când unitățile de echipamente sau dispozitive emit căldură într-un mediu liber (lichide sau gaze). Transferul de căldură poate avea loc și la convecție forțată, atunci când solidul schimbă căldura cu lichide și gaze care sunt forțate să se deplaseze prin pompe, ventilatoare etc. Convecția este forțată și atunci când corpul însuși se mută în mediu. În practică, ambele tipuri de convecție există simultan, deoarece o parte a suprafeței corpurilor poate emite căldură într-un mediu în mișcare (lichid de răcire a uleiului), iar alta - într-un mediu staționar condiționat (mediu).

convectiv

Un interes deosebit pentru calculele tehnice este schimbul de căldură între un fluid și suprafața care trebuie spălată de acesta. În teoria hidrodinamicii, există o ipoteză conform căreia particulele unui fluid imediat adiacente unui corp solid sunt adsorbite sau aderă la suprafața acestuia. Adică viteza lor este egală cu viteza corpului (dacă este staționar, este zero).

Acest strat de fluid „lipicios” trebuie considerat infinit de subțire. Ipoteza presupunerii vitezei fluidului către perete ca zero este confirmată indirect de multe evoluții teoretice. [10]

Presupunerea de mai sus se aplică și unui mediu gazos dacă se poate presupune că este suficient de dens. Pe măsură ce diluția crește, interacțiunea gazului cu peretele slăbește și gazul diluat, aproape de perete, începe să se acumuleze.

Gradul de diluare a debitului se caracterizează prin valoarea parametrului Knudsen l/l о, care reprezintă raportul dintre lungimea medie a drumului liber al moleculei de gaz l și dimensiunea caracteristică a corpului solid l о (de exemplu, diametrul conductei sau al firului) ).

Dacă, de exemplu, l/l о, 00 0,001, atunci gazul nu poate fi considerat ca un mediu dens (continuu) pentru care este îndeplinită condiția de „aderență”.

Pentru valori ale parametrilor Knudsen mai mari de 10, gazul trebuie considerat ca un flux molecular liber. Interacțiunea sa cu solidele este descrisă de legile teoriei cinetice a gazelor.

La valorile parametrului Knudsen în intervalul 0,001 ± 10, gazul considerat nu poate fi considerat nici ca un mediu complet dens, nici ca un mediu molecular liber. Metode speciale pentru calcularea mișcării și a schimbului de căldură au fost dezvoltate pentru această zonă.

Studiul are în vedere fluxul longitudinal pe o suprafață plană a unui corp de flux infinit de fluid. Viteza și temperatura fluxului se presupun a fi constante și egale cu о și respectiv То. Când particulele fluidului vin în contact cu suprafața corpului, acestea se „lipesc” de acesta. Ca urmare, în zona din jurul plăcii se formează un strat subțire de fluid staționar sub acțiunea forțelor de vâscozitate. Acest strat se numește stratul limită hidrodinamic. Teoria sa a fost dezvoltată pentru prima dată de Prandle în 1904. Cu cât este mai mare distanța „x” de capătul frontal al plăcii, cu atât este mai mare stratul de delimitare, deoarece sub influența vâscozității în direcția de mișcare, fluidul pătrunde tot mai mult în fluxul staționar. Aceste caracteristici ale stratului limită sunt prezentate în Fig.1.3.5, care arată distribuția vitezei la diferite valori de „x”.