Сложный теплообмен и теплопередача.

Рассмотренные элементарные виды теплообмена (теплопроводность, конвекция и тепловое излучение) на практике, как правило, протекают одновременно. Конвекция, например, всегда сопровождается теплопроводностью, а излучение часто сопровождается конвекцией. Сочетание различных видов теплообмена может быть весьма разнообразным и роль их в общем, процессе неодинакова. Это так называемый сложный теплообмен. При рассмотрении сложного теплообмена в теплотехнических расчетах пользуются общим коэффициентом теплоотдачи a(Вт/(м²·К)), представляющим собой сумму коэффициентов конвективной теплоотдачи a_к и лучистой теплоотдачи a_л::

a = a_к + a_л. (33)

С учетом этого, плотность теплового потока, поступающего на стенку за счет конвекции и теплового излучения определяется по уравнению:

q = a ·(t_ж - t_с). (34)

В теплотехнике часто тепловой поток от одной среды (жидкости или газа) к другой среде (жидкости или газу) передается через разделяющую их стенку. Такой «суммарный» процесс теплообмена называется теплопередачей. Теплопередача включает в себя теплоотдачу от более горячей среды к стенки, теплопроводность через стенку и теплоотдачу от стенки к более холодной среде.

Вид расчетных уравнений теплопередачи зависит от формы стенки, разделяющей теплоносители.

Так, в частности, плотность теплового потока q (Вт/м²), передаваемого от греющей среды к нагреваемой среде через плоскую многослойную стенку определяется по формуле:

q = k · (t_ж1 – t_ж2), (35)

где t_ж1 и t_ж2 – температуры, соответственно, греющей среды и нагреваемой среды, ºС; k - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²·К), рассчитываемый по уравнению:

k = , (36)

где a₁ – коэффициент теплоотдачи от греющей среды к стенке, Вт (м²·к); a₂ – коэффициент теплоотдачи от стенки к нагреваемой среде, Вт (м²·к); δi – толщина i-го слоя, м; λ i – коэффициент теплопроводности материала i-го слоя, Вт (м·к); - термическое сопротивление i-го слоя, м²·к/Вт.

При передаче теплоты через цилиндрическую стенку обычно определяется так называемая линейная плотность теплового потока q_l (Вт/м):

q₁ = k_l · π ·(t_ж1 – t_ж2), (37)

где k_l – линейный коэффициент теплопередачи, Вт/(мК), рассчитываемый для многослойной цилиндрической стенки по уравнению:

k_l = , (38)

где d₁ – внутренний диаметр многослойной цилиндрической стенки, м; d_n+1 – наружный диаметр многослойной цилиндрической стенки, м; n – количество слоев в цилиндрической стенке.

Дата добавления: 2015-07-18