Складний теплообмін і теплопередача

Елементарні види теплообміну (теплопровідність, конвекція і теплове випромінювання) на практиці часто 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.

При складному теплообміні часто користуються загальним коефіцієнтом тепловіддачі # 945; 0. які представляють собою суму коефіцієнтів конвективного тепловіддачі # 945; до і променевої тепловіддачі # 945; л. т.е .:

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

Якщо стінка омивається крапельної рідиною, наприклад водою, то # 945; л = 0.

Процес перенесення теплоти від одного теплоносія до іншого через розділяє їх стінку називається теплопередачей. Теплопередача залежить від форми стінки, що розділяє теплоносії.

Теплопередача через плоску одношарову стінку є складним теплообміном і складається з трьох етапів:

- передача теплоти від гарячого теплоносія t1 до поверхні стінки шляхом конвективного теплообміну,

- передача теплоти від однієї поверхні стінки до іншої шляхом теплопровідності,

- передача теплоти від поверхні стінки до холодного теплоносія t2 шляхом конвективного теплообміну,

В результаті вирішення цих трьох рівнянь отримаємо:

де k - коефіцієнт теплопередачі, що характеризує інтенсивність процесу теплопередачі. Чисельно дорівнює щільності теплового потоку, переданого через стінку при температурному напорі рівному одиниці.

У процесі теплопередачі плоска стінка може складатися з декількох різнорідних шарів різної товщини, з різними коефіцієнтами теплопровідності. У цьому випадку щільність теплового потоку визначається:

Щільність теплового потоку ql при теплопередачі між двома потоками теплоносіїв через одношарову циліндричну стінку:

де d1. d2 - внутрішній і зовнішній діаметри труби, м; kl - лінійний коефіцієнт теплопередачі, Вт / (м # 8729; K).

Коефіцієнт теплопередачі - чисто розрахункова величина, яка визначається коефіцієнтами тепловіддачі по обидва боки стінки і її термічним опором. Коефіцієнт теплопередачі завжди менше # 945; 1. # 945; 2. # 948; / # 955; .

1) активні методи: механічний вплив на поверхню теплообміну (обертання поверхні, перемішування рідини); впливом на потік електричним і магнітним полем і ін.

2) пасивні методи, в основі яких - вплив на потік формою поверхні теплообміну: застосування вставних интенсификаторов (гвинтових і локальних закручівателей потоку), різне ребра поверхні теплообміну і ін.