Представим себе, что в помещение, где воздух находится в спокойном состоянии, внесли горячее тело.

Воздух, соприкасающийся с телом, нагревается, становится легче окружающего воздуха и поднимается вверх, а холодный воздух поступает на место горячего и таким образом уста­навливается естественная циркуляция, или иначе свободное движение.

Таким же образом создается свободное движение около вертикальных плит (плоскостей) (рис. 2.3.1), шара, горизонтальных и наклонных труб.

Рис.2.3.1 Схематическое изображение свободного движения газа

 

Циркуляция будет происходить тем интенсивнее, чем больше высота столба горячего воздуха (для нашего примера h) и разность средних удельных весов окружающего воздуха и горячего.

Движение среды около горизонтальных плоских стенок (плит) в значительной мере зависит от их расположения и размеров.

Рис. 2.3.2 Характер свободного движения жидкости около нагретых горизонтальных плит

 

         На рис.. (2.3.2) показаны случаи свободного движения воздуха около на­гретых горизонтальных плит.

 Если небольшая плита нагретой сторо­ной обращена вверх, то движение нагревае­мой среды происходит по схеме а.

В случае большой плиты оно протекает по схеме б, ее обтекание осуществляется за счет опускания холодного воздуха.

 Для плиты, об­ращенной нагретой стороной вниз, цирку­ляция воздуха показана на схеме в; движение в этом случае происходит в тонком слое. Характер свободного движения бывает ламинарным, а также турбулентным (частично или полностью). Здесь, как и при вынужденном движении, образуется по­граничный слой, но из-за малых скоростей толщина этого слоя в данном случае будет больше.