КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
ТЕПЛОПЕРЕДАЧА ЧЕРЕЗ СТЕНКИ
Однослойная плоская стенка. Имеется однородная плоская стенка (рис. 5.2) с коэффициентом теплопроводности и толщиной . По одну сторону стенки находится горячая среда с температурой по другую - холодная с температурой . Температуры поверхностей стенки неизвестны, обозначим их буквами и Заданы значения средних коэффициентов теплоотдачи и . При установившемся режиме тепловой поток, переданный от горячей жидкости к стенке, далее через стенку и отданный от стенки к холодной жидкости одинаков. Следовательно, для плотности теплового потока q можно написать соответствующие выражения: Из этих уравнений определяются частные температурные напоры: (а) Складывая их, получаем полный температурный напор , из которого определяется плотность теплового потока и значение коэффициента теплопередачи (5-3) Величина, обратная коэффициенту теплопередачи, называется общим термическим сопротивлением теплопередачи. Из уравнения (5-3) эта величина равна: (г)
где и - частные термические сопротивления теплоотдачи со стороны теплоносителей 1 и 2; — частное термическое сопротивление теплопроводности (стенки). Тогда
Температуры стенок могут быть определены из (а): ; или Многослойная плоская стенка. Имеется стенка, состоящая из нескольких, например двух, слоев (рис. 5.3). Известны , , , , , , а также значения средних и . При установившемся режиме плотность теплового потока постоянна и поэтому можно написать: Из этих уравнений определяются частные температурные напоры: (б) Складывая раздельно левые и правые части уравнений, получаем полный температурный напор , из которого определяется значение плотности теплового потока и значение коэффициента теплопередачи для двухслойной плоской стенки (5-4) Неизвестные температуры , и могут быть определены из уравнений (б): ; ; . Если стенка состоит из нескольких слоев толщиной , , . . . , и коэффициенты теплопроводности их соответственно , , . . . , , то коэффициент теплопередачи , (5-5)
а общее термическое сопротивление теплопередачи равно:
Однородная цилиндрическая стенка. имеется цилиндрическая стенка (труба) с внутренним диаметром внешним и длиной l (рис. 5.4). Стенка трубы однородна и для нее известно . Внутри трубы находится горячая среда с температурой , а снаружи - холодная с температурой . Температуры поверхностей стенки и неизвестны. Со стороны горячей среды Известны также средние коэффициенты теплоотдачи и . В данном случае следует использовать линейную плотность теплового потока .
При установившемся режиме тепловой поток, можно записать: Из этих соотношений определяем частные температурные напоры: (в)
Складывая уравнения системы (в), получаем полный температурный напор . Отсюда определяется значение линейной плотности теплового потока : (5-6) где (5-7) Величина называется линейным коэффициентом теплопередачи и измеряется Вт/(мК). линейное термическое сопротивление теплопередачи в этом случае равно Значения и определяются из уравнений (в).
Многослойная цилиндрическая стенка. Имеется многослойная, например двухслойная, цилиндрическая стенка длиной l. Известны d1, d2 , d3 , , , , , , а также значения средних и . Температуры поверхностей и , а также температура в месте соприкосновения разнородных цилиндрических слоев неизвестны.
При установившемся тепловом режиме можно записать: Определяем частные температурные напоры: (г) Складывая левые и правые части этих уравнений, получаем полный температурный напор и значение линейной плотности теплового потока (5-8)
Тогда линейный коэффициент теплопередачи для двухслойной стенки
В случае, если цилиндрическая стенка состоит из n слоев, то
(5-9)
а общее термическое сопротивление . Значения , и определяются из уравнений (г).
при практических расчетах возможны некоторые упрощения в приведенных выше зависимостях. Если толщина стенки не очень велика, то вместо формулы (5-6) в расчетах применяется формула(5-3) для плоской стенки, которая в этом случае (в применении к трубе длиной 1 м) принимает вид: (5-10) где k - коэффициент теплопередачи для плоской стенки, рассчитаный по формуле (5-3), dx - средний диаметр стенки; - ее толщина, равная полуразности диаметров. При этом если , то погрешность расчета не превышает 4%. Эта погрешность снижается, если при выборе dx соблюдать следующее правило: 1) если , то ; 2) если , то ; 3) если , то т. е. при расчете теплопередачи по формуле (5-10) вместо dx берется тот диаметр, со стороны которого коэффициент теплоотдачи имеет меньшее значение. Если же значения коэффициентов теплоотдачи и одного порядка, то dx равно среднеарифметическому между внутренним (dx) и внешним (d2) диаметрами трубы. При проведении расчетов как по формуле (5-6), так и по формуле (5-10) всегда следует иметь в виду, что в целях упрощения расчета относительно малыми сопротивлениями можно также пренебрегать.
Редактировать текст по ребрам НУМЕРЦИЯ ФОРМУЛ НЕ НУЖНА
ДАТЬ В ТЕКСТЕ ВЫШЕ ССЫЛКУ НА РИС. 5.6
Рис. 5.6 Примеры оребрения плоских поверхностей и труб.
РИС. 5.7
|