kapittel 2: fysikalsk grunnlag 61 strømningen blir turbulent. Ved strømning over en flat plate settes Lc lik avstanden fra kanten hvor strømningen treffer flaten. Kritisk Reynolds tall er verdien hvor strømningen endrer karakter fra laminær til turbulent. Som en representativ verdi for kritisk Reynolds tall Rec antas vanligvis Rec = 5·105. Verdien av Rec kan imidlertid endre seg mye avhengig av turbulensnivået i den frie strømmen. Tabell 2.8.2 Typiske verdier for konvektiv varmeovergangskoeffisient.
Konveksjonssituasjon
hc (W/(m2 K)
Naturlig konveksjon
5–25
Tvungen konveksjon Gasser, luft Væsker, vann
25–250 50–15 000
Som vi forstår, er det mange forskjellige forhold som virker inn på konvektiv varmetransport. Analytisk bestemmelse av konvektiv varmeovergangkoeffisient hc er bare mulig for sterkt idealiserte betingelser med hensyn til geometri og strømningsforhold. I spesiallitteraturen kan man finne relasjoner og diagrammer til hjelp for bestemmelse av hc for en rekke forskjellige problemtyper. Typisk variasjonsområde for hc i forskjellige konveksjonssituasjoner er gitt i tabell 2.8.2. I bygningsfysikken er det særlig som randbetingelse ved materialoverflater mot luft ved normalt atmosfæretrykk vi støter på konveksjonsproblemet. I praksis må vi her ty til målte gjennomsnittsverdier for konvektiv varmeovergangkoeffisient hc som erfaringsmessig er av rimelig størrelsesorden. Utgangspunktet er da slike temperaturforskjeller mellom overflate og luft som vanligvis forekommer, samt aktuelle vindhastigheter utendørs og lufthastigheter innendørs. Eksempler på slike empiriske relasjoner er: • For tvungen konveksjon med kjent lufthastighet u (m/s) parallelt overflaten:
hc = 6+ 4⋅u for u ≤ 5 m/s hc = 7,4⋅u 0,78 for u > 5 m/s
(2.8.17) (2.8.18)
• For en utvendig bygningsoverflate med kjent meteorologisk vindhastighet u (m/s):
På losiden: hc = 5+ 4,5⋅u −0,14⋅u 2 for u ≤ 10 m/s På lesiden: hc = 5+ 4,5⋅u for u ≤ 8 m/s
(2.8.19) (2.8.20)
• For en innvendig overflate med naturlig konveksjon: 0,25
hc = 2⋅ Ta −Ts hvor Ta er lufttemperaturen og Ts er overflatetemperaturen.
(2.8.21)
• For en horisontal flate med lavere temperatur enn lufta over (stabil sjiktning i lufta) kan man regne med en verdi i området:
0,3≤ hc ≤0,8 (W/(m2 K))
(2.8.22)