КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
А) Однослойная стенка
Передача теплоты от одной среды (жидкости или газа) к другой через разделяющую их твердую стенку любой форма называется теплопередачей. Теплопередача включает в себя теплоотдачу от более горячей жидкости к стенке, теплопроводность в стенке, теплопередачу от стенки к более холодной среде. Вначале рассмотрим теплопередачу через однослойную стенку. Пусть плоская безграничная однослойная стенка имеет толщину δ (рис.5). Задан коэффициент теплопроводности λ. Граничными условиями Ш рода заданы температуры сред tж1 и tж2, а такте коэффициенты теплоотдачи α1 и α2. Величины tж1, tж2, α2, α1 постоянны и не меняются вдоль поверхности, что дает основании считать, что температура меняется только в направлении оси Ох. При заданных условиях необходимо найти тепловой поток от горячей жидкости к холодной и температуры на поверхности степени t1 и t2.
Рис.5. Однослойная плоская стенка. Г.У. Ш рода. При стационарном тепловом режиме плотность теплового потока, передаваемого теплоотдачей, от горячей среды к стенке, равна плотности теплового потока, передаваемого теплопроводностью, через стенку и равна плотности теплового потока, передаваемого теплоотдачей, от стенки к нагреваемой среде. Тогда, используя уравнения (20 и 30), запишем (35) Уравнения (35) запишем в виде: (36) Просуммировав (36), получим: ( ) Отсюда плотность теплового потока, Вт/м2 (37)
Обозначим: , (38) К - коэффициент теплопередачи. Коэффициент теплопередачи К характеризует интенсивность передачи теплоты от одной жидкости к другой через разделяющую их стенку и численно равен количеству теплоты, которое передается через единицу поверхности стенки в единицу времени при разности температур между жидкостями в один градус. С учетом (38) уравнение (37) можно записать в виде (39) Величина, обратная коэффициенту теплопередачи, называется термическим сопротивлением теплопередачи: (40)
Термическое сопротивление теплопередачи складывается из частных термических сопротивлений: R1 = 1/α1 - термическое сопротивление теплоотдачи от горячей жидкости к стенке; Rc = δ/λ- термическое сопротивление теплопроводности стенки; R2 = 1/α2 - термическое сопротивление теплоотдачи от поверхности стенки к холодной жидкости. Если рассматривать теплопередачу через многослойную стенку, имеющую n слоев, то для нее (41) Отсюда коэффициент теплопередачи для многослойной стенки: (42) Плотность теплового потока для многослойной стенки: (43) Таким образом, уравнение (38) является частным случаем уравнения (43) при n = 1. Тепловой поток Q , Вт, через поверхность F при теплопередаче равен: (44) Температуры поверхностей для однослойной стенки найдем из уравнений (36) , или При теплопередаче через многослойную стенку температура на границе i и (i + 1) слоев найдется по уравнению: (45) А температура tn+1 при n слоях будет равна:
1.8. Стационарная теплопроводность цилиндрических стенок (qv = 0)
|