Теоретичні основи теплотехніки (стр. 23 из 35)

приведена поглинальна здатність системи

При випромінюванні тіла в необмежений простір з температурою Т2 приймемо F1<<F2. Тоді:

(23.20)

При наявності екранів поглинапьна здатність:

Де А1, А2 -тюглинапьна здатність тіл;

Аеі – поглинальна здатність і-го екрану;

п-кількість екранів.

24. Теплопередача

Теплопередачу можна розглядати як теплопровідність при граничних умовах треть ого роду. Теплопередача включає в себе: тепловіддачу від більш гарячої рідини до стінки, теплоповідність в стінці, тепловіддачу від стінки до більш холодного середовища.

Теплопередача - це передача тепла від одного рухомого середовища до іншого через розділюючу стінку до іншого.

24.1 Тепюпередача через плоску спинку

При стаціонарному тепловому режимі тепловий потік через стінк

(24.2)

Той же тепловий потік передається від стінки до холодного середовища

Рівняння можна зали сатиувнгляді:

(24.3)

Якщо просумувати всі рівняння отримаємо:

Тепловий потік становить:

(24.4)

Величину

називають коефіцєнтом теплопередачі,

Рівняння можна загасати у вигляді:

q=k(tp1-tp2),

(24.5)

Величина, обернена до коефіцієнта теплопередачі, називається повним термчнимопоромтеплопередачі:

Оскільки загальний термічний опір складається з часткових термічних опорів, то у випадку багатошарової стінки необхідно враховувати опір всіх складових:

(24.6)

Густина теплового потоку через багатош рову стінку:

(24.7)

Температури поверхонь:

;

На межі двох шарів температуру можна визначити за формулою:

(24.8)

24.2 Теплопередта через циліндричну стішу

Розглянемо однорідну циліндричну стінку довжиною l зі сталим коефіцієнтом теплопровідності λ (рис. 24.2.1). Температури рухомих середовищ відповідно tр1 і tр2 постійні коефіцієнти тепло віддачі на внутрішній і зовнішній поверхнях труби а1, і а2.

Рис. 24.2.1. До визначення теплового потоку через циліндричну стінку.

Допустимо, що довжина труби велика порівняно з товщиною стінки. То му в трата ми з тор ця тру ои можна знехтувати.

Кількість тепла, яке поступає від рухомого середовища до стінки і від стінки до другого середовища буде одна і таж

Від середовищадостінки:

q1=a1πd1(tр1- tc2)

Тепловийпотік через стінку:

Від стінки до другого серед овища:

q2=a2πd2(tр1- tc2)

Запишемо рівняння наступним чином:

Просумуємо рівняння і одержимо:

Звідси:

Позначимо:

(24.9)

Рівняння запишеться:

q1=k1pπ(t1-t2), Вт/мК

Значення k1 чисельно рівне кількості теплоти, яка проходить через стінку довжиною 1м за одиницю часу від одного середовища до іншого при різниці температур між ними в один градус.

Величина

обернена до лінійного коефіцієнта теплопередачі називається лінійним термічним опором теплопередачі.

Окремі доданки повного термічного опору представляють собою:

, - термічні опори тепловіддачі на відповідних поверхнях;

- термічний опір теплопровідності стінки.

Якщо тепловий потік через циліндричну стінку віднести до внутрішньої або зовнішньої гюверхні стінки, то отримаємо густину теплового потоку Вт/м , віднесену до одиниці відповідної поверхні труби:

Тобто:

kl=d1.k1= d2.k2

Формули для k1і k2 мають вигляд:

У випадку теплопередачі через багатошарову стінку система рівнянь (24.9) повинна бути замінена системою, яса враховує опір теплопровідності всіх шарів:

(24.10)

З рівняння отримаємо, що:

Критичиеий діаметр теплопередачі через циліндричну стінку. Розглянемо вплив зміни зовнішнього діаметра на термічний опір однорідної циліндричної стінки:

При постійних значеннях а, d, λ та a2 - повний термічний опір циліндричної стінки буде залежати від зовнішнього діаметра.

При збільшенні d2 вираз

- буде зростати, а - зменшуватись.

Дослідимо Rl як функцію d2 на екстремум:

При

- термічний опір теплопередачі буде мінімальним.

Значення зовнішнього діаметра труби, яке відповідає мінімальному критичному опорові теплопередачі називається критичним діаметром і позначається dкр:

(24.11)

Якщо труба має ізоляцію зовнішнім діаметром й-^ то термічний опір для такої труби буде:

24.3 Шляхи інтенсифікації теплопередачі

Розшянемо шляхи інтенсифікації теплопередачі:

а) інтенсифікація теплопередачі шляхом збільшення коефіцієнтів тепловіддачі.

З рівняння теплопередачі Q=kF∆t слідує, що при заданих розмірах стінки і температурах рідини величиною, яка визначає тепловий потік, є коефіцієнт теплопередачі k. Але оскільки при теплопередачі k є характеристикою складною,тонеобхіднопроаналізувативсіскладові:

При

=0 (длятонких стінок):

Із рівнянь видно, що коефіцієнт теплопередачі не може бути більшим найменшого а.

При а2 →∞, k→ а1

При а1→∞, k→ а2

Якщо збільшення більшого з коефіцієнтів теплопередачі (а2) практично не дає збльшення k Збільшення меншого з коефіцієнтів а1, в 2-5 разів дає збільшення k в 2,5 разів.

б) інтенсифікаціятеплопередачі зарахунокоребрення стінок.

При передачі теплоти через циліндричну стінку термічний опір

і

визначається не лише коефіцєнтом тепловіддачі, але і розмірами самих поверхонь. Таким чином, якщо а мале, то термічний опір можна збільшити шляхом збільшення відповідної поверхні.

Збільшити поверхню плоскої стінки, можна шляхом оребрення. При використанні методу оребрення необхідно керуватися наступним:

якщо а1<<а2, то ореорення поверхні доцільно проводити зі сторони а1 до тих пір, поки а1,F1, не досягне значення а2,F2, Подальше збільшення поверхні F1 мало ефективне.