8.1. ТЕПЛОПЕРЕДАЧА ЧЕРЕЗ ПЛОСКИЕ И ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ СТЕНКИ

Геплопередачей называется теплообмен между двумя жидкостями-теплоносителями, разделенными стенкой. Формулы стационарной теплопроводности применимы для процессов теплопередачи через од­

нослойные и многослойные плоские и цилиндрические стенки. Распределение температуры в двух­слойных плоской и цилиндрической стенках, омываемых горячей и холодной жидкостями, показано на рис. 8.1.

Горячая жидкость имеет температуру Tf 1 и коэффициент теплоотдачи а1, а холодная жидкость -температуру Tf 2 и коэффициент теплоотдачи а2. Толщина каждого слоя плоской стенки - 81 и 82, а диа­метры двухслойной цилиндрической стенки - d1, d2 и d3. Коэффициенты теплопроводности материалов соответственно равны - Х1 и Х2. Температуры на границе каждого слоя обозначены -

и цилиндрической (б) стенках,

омываемых горячей и холодной жидкостями

Высота и глубина многослойной плоской стенки (рис. 8.1, а), а также длина L цилиндрической стенки (рис. 8.1, б) намного больше их общей толщины. Тепловой контакт между слоями в стационар­ном режиме можно считать идеальным. Поэтому очевидно, что в стационарном режиме вся теплота вначале передается от горячей жидкости к внутренней стенке за счет конвекции, затем проходит через все слои за счет теплопроводности и в том же количестве за счет конвекции будет передана холодной жидкости.

Теплопередача от горячей жидкости к холодной через многослойную плоскую стенку имеет вид:

ледовательно, имеются четыре уравнения, включающие четыре неизвестные (Q; Tw1; Tw2; Tw3). Из решения системы уравнений получим общий тепловой поток:

Коэффициент теплопередачи для плоской системы численно равен количеству теплоты (Дж), пере­даваемой через единицу поверхности (м2) в единицу времени (с) при полном температурном напоре в один градус.

Обратное значение коэффициента теплопередачи называется термическим сопротивлением тепло­передачи многослойной плоской системы и характеризует температурный напор, приходящийся на еди­ницу удельного расхода теплоты:

Rm = к = — + І f + —, (м2 • К)/Вт, (8.4)

Причем Rx = —— это термическое сопротивление теплоотдачи плоской стенки. а

R = І~i— термическое сопротивление теплопроводности многослойной плоской стенки.

1 \

Плотность теплового потока для плоской системы: q = Q/F, Вт/м2. Температуры на границах двухслойной плоской системы равны:

Twl = Tf 1 - k (Tf 1 - Tf 2)

=     -k(Tf1 -Tf2)(^1 + R1 + R2) .

Когда число плоских слоев равно n, то для любого плоского слоя по аналогии имеем:

Tm= Tf1 - k(Tf1 - Tf      (Re + Rt). (8.5)

Теплопередача от горячей жидкости к холодной через многослойную цилиндрическую стенку име­ет вид:

Из решения системы уравнений получим общий тепловой поток:

q =       fil_, (8.6)

Если цилиндрических слоев будет n, то

Q =              nf1    f2    = kLnL(Tf1 -Tf2) =    Kf\   f2', (8.7)

где kL - коэффициент теплопередачи, характеризующий интенсивность процесса теплопередачи через цилиндрические системы:

Коэффициент теплопередачи для цилиндрической системы численно равен количеству теплоты (Дж) в п раз меньше той, которая передается единицей длины цилиндра (м) в единицу времени (с) при разности температур нагретой и холодной жидкости в один градус.

Обратное значение коэффициента теплопередачи называется термическим сопротивлением тепло­передачи многослойной цилиндрической системы и характеризует температурный напор, приходящийся на единицу удельного расхода теплоты, отнесенного к числу п:


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