Коэффициент конвективной теплоотдачи по длине трубы, [Вт/(м²·°С)]

где: α_к – коэффициент конвективной теплоотдачи по длине трубы, [Вт/(м²·°С)];
α_л – коэффициент лучистой теплоотдачи по длине трубы, [Вт/(м²·°С)];
F_нар – площадь омываемой воздухом наружной стенки трубы, [м²].
Коэффициент теплоотдачи за счёт конвекции, равен:

(6)

где: Nu_возд – критерий Нуссельта для воздуха;
λ_возд – коэффициент теплопроводности воздуха, [Вт/( м·°С)];
D_нар – наружный диаметр трубы, [м].
Число Нуссельта для воздуха, равно:

(7)

где:
Gr_воздух – критерий Грасгофа для воздуха;
Pr_воздух – критерий Прандтля для воздуха;
С, m и n – индексы, значения которых зависит от характера потока воздуха, омывающего трубу.
Если Gr_воздух·Pr_воздух ≤ 10⁹ – ламинарный поток воздуха: С = 0,47; n = 0,26; К = 1.
Если Gr_воздух·Pr_воздух > 10⁹ – турбулентный поток воздуха: С = 0,2; n = 0,33; К = 1.
Число Грасгофа для воздуха, равно:

(8)

где: g – ускорение свободного падения, [м/с²];
β – температурный коэффициент объёмного расширения для воздуха, [1/К];
ρ_возд – объёмная плотность воздуха, [кг/м³];
dt_нар – разность температур между наружной стенкой трубы и воздухом, °С;
μ_возд – динамическая вязкость воздуха, [Н·с/м² (Па·с)].
Удельный тепловой поток за счёт излучения определяется выражением:

(8)

где: e_и – степень черноты поверхности трубы;
s₀ = 5,67·10^-8 – постоянная Стефана-Больцмана, [Вт/(м²·К)].
Коэффициент теплоотдачи за счёт излучения, равен:

(9)

Значение разности температур между наружной стенкой трубы и воздухом находится с помощью метода итераций при использовании следующих равенств:
R_нар = φ(dt_нар) →  dt_нар = R_нар·q  →  R_нар = φ(dt_нар) n раз, или до момента Δ(dt_нар) ≈ 0.
Выражению (1) соответствует Simulink-модель представленная на рисунке 2, является базовым блоком для построения математическое модели.