Плоская стенка

Теплопередача. Теплообменники

Теплопередача через стенки

Плоская стенка

Имеется однородная плоская стенка с коэффициентом теплопроводности λ и толщиной δ. По одну сторону стенки находится горячая среда с температурой t_ж1, по другую – холодная с температурой t_ж2. Температуры

поверхностей стенки неизвестны, обозначим их t_с1 и t_с2. Значение коэффициента теплоотдачи на горячей стороне равно α₁, а на холодной – α₂.

Рисунок – характер изменения температуры в теплоносителях и разделяющей их стенке.

При установившемся тепловом со­стоянии количество тепла, переданное от горячей жидкости к стенке, равно количеству тепла, переданному через стенку, и количеству тепла, отданному от стенки к холодной жидкости. Следовательно, для плотности теплового потока q можно написать три выражения:

(А)

Из этих уравнений определяются частные температурные напоры, а именно:

(В)

Складывая их, получаем полный температурный напор:

(С)

из которого определяется значение плотности теплового потока

(8.1)

Здесь (8.2)

k – коэффициент теплопередачи, Вт/(м²∙К), характеризующий интенсивность процесса теплопередачи от одного теплоносителя к другому через разделяющую их плоскую стенку. α равно тепловому потоку через 1 м² разделяющей их плоской стенки при разности температур теплоносителей 1 К.

Величина, обратная коэффициенту теплопередачи, называется полным термическим сопротивлением теплопередачи:

. (D)

т.е. общее термическое сопротивление равно сумме частных:

R = R_α1 + R_λ+ R_α2,

где R_α1 = 1/α₁ – частное термическое сопротивление теплоотдачи со стороны горячего теплоносителя; R_λ = δ/λ – частное термическое сопротивление теплопроводности стенки; R_α2 = 1/α₂ – частное термическое сопротивление теплоотдачи со стороны холодного теплоносителя.

Для многослойной стенки, состоящей из n – слоев, (8.2) принимает вид:

(8.3)

где - термическое сопротивление теплопроводности всех слоев стенки.