Текст книги "Большая Советская Энциклопедия (КО)"

Конвективный теплообмен

Конвекти'вный теплообме'н, процесс переноса тепла, происходящий в движущихся текучих средах (жидкостях либо газах) и обусловленный совместным действием двух механизмов переноса тепла – собственно конвективного переноса и теплопроводности . Таким образом, в случае К. т. распространение тепла в пространстве осуществляется за счёт переноса тепла при перемещении текучей среды из области с более высокой температурой в область с меньшей температурой, а также за счёт теплового движения микрочастиц и обмена кинетической энергией между ними. В связи с тем, что для неэлектропроводных сред интенсивность конвективного переноса очень велика по сравнению с теплопроводностью, последняя при ламинарном течении играет роль лишь для переноса тепла в направлении, поперечном течению среды. Роль теплопроводности при К. т. более значительна при движении электропроводных сред (например, жидких металлов). В этом случае теплопроводность существенно влияет и на перенос тепла в направлении движения жидкости. При турбулентном течении основную роль в процессе переноса тепла поперек потока играет пульсационное перемещение турбулентных вихрей поперек течения жидкости. Участие теплопроводности в процессах К. т. приводит к тому, что на эти процессы оказывают существенное влияние теплофизические свойства среды: коэффициент теплопроводности, теплоёмкость , плотность .

  В связи с тем, что в процессах К. т. важную роль играет конвективный перенос, эти процессы должны в значительной мере зависеть от характера движения жидкости, то есть от значения и направления скорости среды, от распределения скоростей в потоке, от режима движения жидкости (ламинарное течение либо турбулентное). При больших (сверхзвуковых) скоростях движения газа на процессы К. т. начинает влиять распределение давления в потоке. Если движение жидкости обусловлено действием некоторого внешнего побудителя (насоса, вентилятора, компрессора и т.п.), то такое движение называют вынужденным, а происходящий при этом процесс К. т. – вынужденной конвекцией. Если движение жидкости вызвано наличием неоднородного поля температуры, а следовательно, и неоднородной плотности в среде, то такое движение называют свободным или естественным, а процесс К. т. – свободной или естественной конвекцией. На практике встречаются и такие случаи, когда приходится учитывать как вынужденную, так и свободную конвекцию .

  Наиболее интересным с точки зрения технических приложений случаем К. т. является конвективная теплоотдача, то есть процесс двух К. т., протекающий на границе раздела двух фаз (твердой и жидкой, твердой и газообразной, жидкой и газообразной). При этом задача расчета состоит в нахождении плотности теплового потока на границе раздела фаз, то есть величины, показывающей, какое количество тепла получает или отдает единица поверхности раздела фаз за единицу времени. Помимо указанных выше факторов, влияющих на процесс К. т., плотность теплового потока зависит также от формы и размеров тела, от степени шероховатости поверхности, а также от температур поверхности и теплоотдающей или тепловоспринимающей среды.

  Для описания конвективной теплоотдачи используется формула:

  q_cт = a(Т _—Тст ),

  где q_cт — плотность теплового потока на поверхности, вт/м² ; a — коэффициент теплоотдачи, вт /(м² ·°С); T и Т_ст – температуры среды (жидкости или газа) и поверхности соответственно. Величину T _—Т_ст часто обозначают DТ и называется температурным напором . Коэффициент теплоотдачи a характеризует интенсивность процесса теплоотдачи; он возрастает при увеличении скорости движения среды и при переходе от ламинарного режима движения к турбулентному в связи с интенсификацией конвективного переноса. Он также всегда больше для тех сред, у которых выше коэффициент теплопроводности. Коэффициент теплоотдачи существенно повышается, если на поверхности происходит фазовый переход (например, испарение или конденсация), всегда сопровождающийся выделением (поглощением) скрытой теплоты. На значение коэффициент теплоотдачи сильное влияние оказывает массообмен на поверхности.

  Основной и наиболее трудной проблемой в расчётах процессов конвективной теплоотдачи является нахождение коэффициента теплоотдачи a. Современные методы описания процесса К. т., основанные на теории пограничного слоя , позволяют получить теоретические (точные или приближённые) решения для некоторых достаточно простых ситуаций. В большинстве же встречающихся на практике случаев коэффициент теплоотдачи определяют экспериментальным путём. При этом как результаты теоретических решений, так и экспериментальные данные обрабатываются методами подобия теории и представляются обычно в следующем безразмерном виде: Nu = f (Re, Pr ) – для вынужденной конвекции и Nu = f (Gr, Pr ) – для свободной конвекции,

  где Nu   =  – Нуссельта число,– безразмерный коэффициент теплоотдачи (L — характерный размер потока, l – коэффициент теплопроводности); Re =

=

 —

  Процессы К. т. чрезвычайно широко распространены в технике (энергетике, холодильной технике, ракетной технике, металлургии, химической технологии), а также в природе (перенос тепла в атмосфере, в морях и океанах).

  Лит.: Эккерт Э.-Р., Дрейк Р.-М., Теория тепло– и массообмена, пер. с англ., М. – Л., 1961; Гухман А. А., Применение теории подобия к исследованию процессов тепло– и массообмена (Процессы переноса в движущейся среде), М., 1967; Исаченко В. П., Осипова В. А., Сукомел А. С., Теплопередача, М., 1969.

  В. А. Арутюнов.

Конвектор

Конве'ктор, один из видов отопительных приборов систем центрального отопления, в котором большая часть тепла передаётся от теплоносителя в отапливаемое помещение конвекцией ; применяется для отопления жилых, гражданских и промышленных зданий. Наибольшее распространение получил К., состоящий из нагревательного элемента, заключённого в кожух (). Воздух из помещения подтекает снизу к нагревательному элементу, соприкасаясь с ним, нагревается и выходит через верхнее отверстие в помещение. Ограниченный объем нагретого, а следовательно, и более легкого, воздуха над нагревательным элементом создает тягу тем большую, чем больше высота h этого объёма. Над нагревательным элементом К. установлен клапан для регулирования количества проходящего через К. воздуха и его теплоотдачи. В эксплуатации поверхность нагревательного элемента К. периодически очищается от пыли.

Поперечный разрез конвектора, установленного на полу: 1 – кожух; 2 – нагревательный элемент; 3 – регулировочный клапан; 4 – решётка; 5 – поверхность пола.

Конвекционный ток

Конвекцио'нный ток, перенос электрических зарядов, осуществляемый перемещением заряженного макроскопического тела. С точки зрения электронной теории, любой перенос зарядов, в конечном счете, обусловлен конвекцией (перемещением) заряженных микрочастиц. Этим объясняется полная тождественность магнитных свойств К. т. и тока проводимости (т. е. упорядоченного движения относительно тела электронов, ионов и т.п.), установленная в опытах американского физика Г. Роуланда (1879) и русского физика А. А. Эйхенвальда (1903).

Конвекция (в атмосфере)

Конве'кция в атмосфере, вертикальные перемещения объёмов воздуха с одних высот на другие, обусловленные архимедовой силой: воздух более тёплый и, следовательно, менее плотный, чем окружающая среда, перемещается вверх, а воздух более холодный и более плотный – вниз. При слабом развитии К. имеет беспорядочный, турбулентный характер. При развитой К. над отдельными участками земной поверхности возникают восходящие и нисходящие токи воздуха, пронизывающие атмосферу иногда до высот стратосферы (проникающая К.). Вертикальная скорость восходящих токов (термиков) при этом обычно порядка нескольких м/сек, по иногда может превышать 20—30 м/сек . С проникающей К. обычно связано образование облаков К. – кучевых и кучево-дождевых (грозовых).

  Развитие К. зависит от распределения температуры в атмосфере по высоте. Восходящий воздух поднимается до тех пор, пока его температура остаётся выше температуры окружающего воздуха; нисходящий воздух, в свою очередь, опускается, пока он холоднее окружающего воздуха. Но восходящий воздух вследствие расширения охлаждается на 1 °С на 100 м подъёма (пока в нём не началась конденсация) – так называемый сухоадиабатический градиент, а после начала конденсации (образования облаков), сопровождающейся выделением скрытой теплоты, – на переменную величину в несколько десятых долей градуса на 100 м подъёма (так называемый влажноадиабатический градиент). Поэтому для поддержания К. нужно, чтобы вертикальный градиент температуры в атмосферном столбе был больше сухоадиабатического градиента до уровня, на котором начинается конденсация, и больше влажнодиабатического над этим уровнем, т. е. атмосфера должна обладать неустойчивой стратификацией (см. Стратификация атмосферы ). Такие условия создаются летом в воздухе над прогретой сушей и во все времена года в воздухе, движущемся с более холодной на более тёплую поверхность. Слои с малыми вертикальными градиентами температуры, особенно с инверсиями температуры , являются для К. задерживающими слоями.

  Лит.: Матвеев Л. Т., Основы общей метеорологии, Л., 1965; Шметер С. М., Физика конвективных облаков, Л., 1972.

  С. П. Хромов.

Конвекция (в океане)

Конве'кция в океане, вертикальное движение воды, вызванное изменением её плотности в результате изменения температуры или солёности. Если плотность воды однородна по горизонтали и с глубиной возрастает, то вода находится в равновесии. В противном случае начинается опускание более плотной воды до глубины, на которой плотность опустившейся воды станет равной плотности окружающих вод. К. ведёт к перемешиванию и выравниванию по вертикали физических и химических характеристик воды, обогащению кислородом нижележащих слоев и т.д. В придонных областях океана (в частности, в глубоководных впадинах) могут иметь место случаи уменьшения плотности с глубиной, например за счёт геотермического притока тепла из недр Земли. В ряде случаев это уменьшение плотности с глубиной сопровождается К., охватывающей значительную толщу придонных вод (порядка нескольких сотен м по вертикали),

  Большую роль в режиме океана играет К. в период осенне-зимнего охлаждения (так называемая зимняя вертикальная циркуляция), так как в этот период К. распространяется на большие глубины, а в отдельных субтропических и тропических морях с большой солёностью воды – до дна (Средиземное море, Красное море, Персидский залив), Поскольку благодаря К. зимой в океане непрерывно происходит подъём к поверхности более тёплых вод с глубин, климат прилегающих стран смягчается.

  А. М. Муромцев.

Конвекция (физич.)

Конве'кция (от лат. convectio – принесение, доставка), перенос теплоты в жидкостях, газах или сыпучих средах потоками вещества. Различают естественную, или свободную, и вынужденную К.

  Естественная К. возникает при неравномерном нагреве (нагреве снизу) текучих или сыпучих веществ, находящихся в поле силы тяжести (или в системе, движущейся с ускорением). Вещество, нагретое сильнее, имеет меньшую плотность и под действием архимедовой силы F_A перемещается относительно менее нагретого вещества. Сила F_A = Dr·V (Dr – разность плотностей нагретого вещества и окружающей среды, V – объём нагретого вещества). Направление силы F_A , а следовательно, и К. для нагретых объёмов вещества противоположно направлению силы тяжести. К. приводит к выравниванию температуры вещества. При стационарном подводе теплоты к веществу в нём возникают стационарные конвекционные потоки, переносящие теплоту от более нагретых слоев к менее нагретым. С уменьшением разности температур между слоями интенсивность К. падает. При высоких значениях теплопроводности и вязкости среды К. также оказывается ослабленной. На К. ионизованного газа (например, солнечной плазмы) существенно влияет магнитное поле и состояние газа (степень его ионизации и т.д.). В условиях невесомости естественная К. невозможна.

  При вынужденной К. перемещение вещества происходит главным образом под воздействием какого-либо устройства (насоса, мешалки и т.п.). Интенсивность переноса теплоты здесь зависит не только от перечисленных выше факторов, но и от скорости вынужденного движения вещества.

  К. широко распространена в природе: в нижнем слое земной атмосферы (см. Конвекция в атмосфере), морях и океанах (см. Конвекция в океане), в недрах Земли, на Солнце (в слое до глубины ~20—30% радиуса Солнца от его поверхности) и т.д. С помощью К. осуществляют охлаждение или нагревание жидкостей и газов в различных технических устройствах (см. Конвективный теплообмен ).

Конвент национальный

Конве'нт национальный (Convention nationale), высший законодательный и исполнительный орган первой французской республики, действовавший с 21 сентября 1792 по 26 октября 1795. Был избран после народного восстания 10 августа 1792, свергнувшего монархию и заставившего Законодательное собрание отменить цензовую избирательную систему и декретировать созыв К. Выборы в К. были двухстепенными, в них участвовали все мужчины (исключая домашнюю прислугу), достигшие 21 года. Депутаты К. составляли 3 группировки: жирондисты , пытавшиеся затормозить движение революции вперёд, якобинцы , стремившиеся к дальнейшему углублению революции, и «болото» , занимавшее колеблющуюся позицию, поддерживавшее тех, кто в тот или иной момент был сильнее. В истории К. различают 3 периода. Жирондистский К., во время которого руководство принадлежало жирондистам. Однако, вопреки их сопротивлению, незначительным большинством голосов К. в ходе процесса над бывшим королём принял предложение якобинцев о казни Людовика XVI (январь 1793), а затем декрет о максимуме (май 1793). Народное восстание 31 мая—2 июня 1793 привело к изгнанию жирондистов из К. и к передаче всей полноты власти якобинцам. Якобинский К. являлся высшим органом якобинской диктатуры, выполнившей важнейшие задачи революции (организация сил нации для победы над контрреволюцией, ликвидация феодальных отношений в деревне, принятие демократической конституции 1793 и др.). К. и подотчетные ему Комитет общественного спасения, Комитет общественной безопасности и др. комитеты составляли революционное правительство якобинцев. К. этого периода получил высокую оценку В. И. Ленина, писавшего: «…чтобы быть конвентом, для этого надо сметь, уметь, иметь силу наносить беспощадные удары контрреволюции, а не соглашаться с нею» (Полн. собр. соч., 5 изд., т. 34, с. 37). Термидорианский переворот (июль 1794) положил начало так называемому Термидорианскому К., ликвидировавшему в интересах контрреволюции крупной буржуазии основные социальные и демократические завоевания якобинцев и подготовившему переход к режиму Директории .

  А. З. Манфред.

Конвентский дом

Конве'нтский дом, тип кирпичного замка-монастыря, сложившийся в конце 13—14 вв. в Северной Польше и Прибалтике. К. д. (Верхний замок в Мальборке, Польша, около 1280; замки в Вентспилсе, Латвийской ССР, окончен в 1290, Кингисеппе, Эстонской ССР, 14 в.) возводились немецким рыцарским орденом и состояли из массивных зданий (с капеллами, спальнями и прочими), сплошь ограждавших прямоугольный двор. Мощные наружные стены и башни на углах К. д. обеспечивали его оборону.

Конвенции международные

Конве'нции междунаро'дные (от лат. Conventio – соглашение), в широком смысле слова – любое международное соглашение, устанавливающее взаимные права и обязанности государств, ратифицировавших его. Однако, как правило, К. м. называют международные соглашения, регулирующие отношения между государствами в какой-либо специальной области (см. Договор международный ).

  Наибольшее значение имеют многосторонние К. м., которые являются как бы актами международно-правового законодательства (traitе's-lois, law making treaties) и содержат нормы общего характера. К. м. этого типа можно подразделить на несколько групп. 1) К. м., устанавливающие правовой режим той или иной территории или какого-либо обязательства политического характера, связанные с ней (первая такая К. м. была включена в заключительный акт Венского конгресса 1814—15 , содержавший постановление «Относительно признания и гарантии постоянного нейтралитета Швейцарии»). 2) К. м. по морскому праву . На Женевской конференции 1958 подписана целая серия К. м. по этому вопросу: Об открытом море; О территориальном море и прилежащей зоне; О континентальном шельфе; О рыболовстве и охране ресурсов открытого моря. К этой же группе относятся конвенции, касающиеся правового режима каналов международных , рек международных и проливов международных , а также К. м. по конкретным вопросам морского судоходства: Об охране подводных телеграфных кабелей 1884; Об оказании помощи и спасении на море 1910; О режиме морских портов 1923; Об охране человеческой жизни на море 1960 и др. 3) К. м., устанавливающие правовой режим воздушного пространства и полётов воздушных судов: О международной гражданской авиации 1944; Об унификации некоторых правил, касающихся международных воздушных перевозок 1944; О международном признании прав на воздушные суда 1948 и др. 4) Группа К. м., которая регламентирует вопросы, связанные с освоением космического пространства (см. Космическое право ). 5) К. м., направленные на защиту прав человека, развитие политических, экономических и гражданских прав населения: международные пакты о правах человека ; О правовом положении беженцев 1951; О политических правах женщин 1952; О недопустимости дискриминации в области образования 1960; О ликвидации всех форм расовой дискриминации 1965 и др. 6) К. м. по вопросам борьбы с преступностью: Относительно рабства 1926; О борьбе с распространением порнографических изданий 1923; О борьбе с подделкой денежных знаков 1929; Единая К. м. о наркотических средствах 1961; О преступлениях и некоторых др. актах, совершенных на борту воздушного судна 1963; О борьбе с незаконным захватом 1817 воздушных судов 1970 и др. 7) К. м., связанные совместной борьбой государств с преступлениями против человечества: О предупреждении преступления геноцида и наказания за него 1948; О неприменении срока давности к военным преступлениям и преступлениям против человечности 1968 и др. (см. также Военные преступники ). 8) К. м. о законах и обычаях войны (см. также Гаагские конвенции , Женевские конвенции 1949 ). 9) К. м. по вопросам дипломатического и консульского права: Венская конвенция о консульских сношениях 1963; Конвенция о специальных миссиях 1969 (см. Также Консульское право ). 10) К. м., посвященные Правовому положению международных организаций , их должностных лиц и сотрудников. 11) К. м. по вопросам мирного разрешения международных споров и конфликтов (наиболее подробно эти вопросы впервые были разработаны на Гаагских конференциях 1899 и 1907). 12) К. м., касающиеся условий труда, принимаются Международной организацией труда (МОТ).

  Особая группа К. м. устанавливает общие правила заключения, изменения и прекращения действия международных договоров и соглашений. На Конференции ООН по праву международных договоров (1968 и 1969) была впервые разработана и принята К. м. о праве международных договоров.

  К. м. могут приниматься также отдельными группами государств (так называемые Региональные К. м.).

  Лит.: Курс международного права, т. 4, М., 1968 с. 130—310.

  В. И. Менжинский.

Назад к карточке книги "Большая Советская Энциклопедия (КО)"