7.6. СЛОЖНЫЙ ТЕПЛООБМЕН

Разделение общего процесса переноса теплоты на элементарные явления: теплопроводность, кон­векцию и тепловое излучение - производится в основном из методологических соображений. В дейст­вительности же эти явления протекают одновременно, влияют друг на друга и такое совокупное воздей­ствие носит название - сложный теплообмен. Конвекция, например, часто сопровождается тепловым излучением, теплопроводность в пористых телах - конвекцией и излучением в порах, а тепловое излу­чение - теплопроводностью и конвекцией. Процесс переноса теплоты между потоком излучающего газа и стенкой также является совместным результатом действия конвективного теплообмена и теплового излучения.

В практических расчетах разделение таких сложных процессов на элементарные явления не всегда возможно и целесообразно. Обычно результат совокупного действия отдельных элементарных явлений приписывается одному из них, которое и считается главным. Влияние же остальных (второстепенных) явлений сказывается лишь на количественную характеристику основного. Так, например, при распро­странении теплоты в пористом теле в качестве основного явления принято считать теплопроводность, а влияние конвекции и теплового излучения в порах учитывается соответственным увеличением значения коэффициента теплопроводности. Количественной характеристикой совокупного теплового процесса является коэффициент теплоотдачи

аобщ     ак + ал ,

где ак учитывает совместное воздействие конвекции и теплопроводности, а ал - действие теплового из­лучения.

Если принять Гж - температура газа и Гс - температура тепловоспринимающей стенки, то каждой единице поверхности этой стенки передается теплота путем соприкосновения

qк = ак (Гж - Гс),

и путем теплового излучения

qл = Єпр Со [(Гж / 1оо)4 - (Гс / 1оо)4].

Суммируя qк и qл, имеем:

qобщ = qк + qл = ак (Гж - Гс) + Єпр Со [(Гж / 1оо)4 - (Гс / 1оо)4].

Вынося разность (Гж - Гс) за скобки, получим основное выражение для расчета сложного или сум­марного теплообмена:

Если стенка омывается капельной жидкостью, например водой, тогда ал = о и аобщ = ак. Значение Э зависит только от температур Гж и Гс. Значение єпр выбирается согласно степени черноты системы.

Обозначим (Гж + Гс)/2 = Гт. Тогда при о,9 < Гж/Гс < 1,1 температурный коэффициент Э « о,о4^(Гт/Юо)3, а ал = о,о4 єпр Со (Гт/1оо)3. При таком допущении ошибка не превышает 1 %.

В случае, если в качестве основного принят процесс теплового излучения, расчетная формула сум­марной теплоотдачи будет иметь вид

/о6щ = (Єк + Єпр) Со [(Гж/1оо)4 - (Гс/1оо)4].

Участие в процессе конвективного теплообмена здесь учитывается увеличением приведенной сте­пени черноты системы за счет Єк, равного

Єк = ак / (Со Э).


Авторы: 239 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 268 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я