Складний теплообмін 1,69

Розглянуті елементарні види теплообміну (теплопровідність, конвекція і випромінювання) на практиці, як правило, протікають одночасно. Конвекція, наприклад, завжди супроводжується теплопровідністю, випромінювання часто супроводжується конвекцією. Поєднання різних видів теплообміну може бути вельми різноманітним, і роль їх в загальному процесі неоднакова. Це так званий складний теплообмін.

У теплотехнічних розрахунках при складному теплообміні часто використовують загальний (сумарний) коефіцієнт тепловіддачі 0. які представляють собою суму коефіцієнтів тепловіддачі зіткненням, що враховує дію конвекції, теплопровідності к. і випромінювання л. тобто 0 = к + л.

У цьому випадку розрахункова формула для визначення теплового потоку має вигляд:

Але якщо стінка омивається крапельної рідиною, наприклад водою, то

Теплопередача [1, с.69-72]

У теплотехніки часто тепловий потік від однієї рідини (або газу) до іншої передається через стінку. Такий сумарний процес теплообміну, в якому тепловіддача зіткненням є необхідною складовою частиною, називається теплопередачей.

Прикладами такого складного теплообміну можуть бути: теплообмін між водою (або парою) в опалювальному приладі і повітрям в приміщенні; між повітрям в приміщенні і зовнішнім повітрям.

Розглянемо цей вид складного теплообміну на конкретному прикладі, що має пряме відношення до досліджуваної дисципліни.

Теплопередача через плоску одношарову стінку.

Розглянемо теплопередачу через плоску одношарову стінку. Приймемо, що тепловий потік спрямований зліва направо, температура нагрітої середовища tж1. температура холодної середовища tж2. Температура поверхонь стінки невідомі: позначимо їх як tс1 і tс2 (рис. 2.1).

Передача теплоти в розглянутому прикладі є процес складного теплообміну і складається ніби з трьох етапів: тепловіддача від нагрітої середовища (рідини або газу) до лівої поверхні стінки, теплопровідність через стінку і тепловіддача від правої поверхні стінки до холодної середовищі (рідини або газу). При цьому потрібно було, що поверхневі щільності теплових потоків в трьох зазначених етапах одні і ті ж, якщо стінка плоска і режим теплообміну стаціонарний.

Напишемо рівняння теплового потоку:

Етап 1. Рівняння тепловіддачі від нагрітої середовища (рідини або газу) до поверхні стінки:

Етап 2. Рівняння теплопровідності через стінку:

Етап 3. Рівняння тепловіддачі від правої поверхні стінки до холодної середовищі: