Контрольні питання:

1. Дати визначення поняттю «конвективний теплообмін». Пояснити особливості процесу.

2. Пояснити різницю між коефіцієнтом тепловіддачі, коефіцієнтом теплопередачі та коефіцієнтом теплопровідності.. Від чого залежать їх значення.

3. Пояснити особливості променистого теплообміну, поняття «сіре випромінювання».

4. Пояснити різницю та особливості плівчастої та краплинної конденсації.

5. Дати визначення: бульбашкове кипіння, плівчасте кипіння.

Домашнє завдання:

1. Повторення матеріалу теми за конспектом.

Прочитати:

[1] c.201-212; c. 215-223; [3] c. 163-164.

Тема №14

Теплопередача і теплообмінні апарати

План

1. Теплопередача через плоску одношарову і багатошарову стінку. Коефіцієнт теплопередачі

2. Теплообмінні апарати. Класифікація. Основи розрахунку їх.

3. Методи інтенсифікації процесів теплопередачі

1. Теплопередача через плоску одношарову і багатошарову стінки. Коефіцієнт теплопередачі.

Теплопередачею, або складним теплообміном, називають комплексний процес передачі тепла між двома теплоносіями (або між грійним і тим, що нагрівається середовищами), відокремленими роздільною стінкою.

Розглянемо теплопередачу між двома середовищами (грійним з температурою t_x і тим, що нагрівається, з температурою t₂) через плоску роздільну одношарову стінку (рис.50, а). Комплексний процес передачі тепла в цьому випадку можна поділити на такі етапи:

• конвективний теплообмін між грійним середовищем і поверхнею стінки зі зниженням температури від t₁до t`_ст при коефіцієнті тепловіддачі α₁

• передача тепла теплопровідністю всередині самої стінки товщиною δ зі зниженням температури від t`_ст до t``_ст при коефіцієнті теплопровідності λ

• конвективний теплообмін між поверхнею стінки і середовищем, що нагрівається, зі зниженням температури від t``_ст до t₂ при коефіцієнті тепловіддачі α₂.

Рис. 50 Теплопередача через одношарову (а) та багатошарову (б) плоскі стінки.

При усталеному процесі теплопередачі тепловий потік Q однаковий на всіх трьох етапах і на кожному етапі визначається так:

(14.1)

Визначивши з виразів різниці температур, дістанемо:

(14.2)

Додавши почленно рівняння матимемо: (14.3)

звідки

(14.4)

Дріб правої частини перед дужками називають коефіцієнтом теплопередачі і позначають літерою k.

Підставивши це значення у вираз, дістанемо:

(14.6)

або

(14.7)

(14.8)

Коефіцієнт теплопередачі k чисельно вимірює тепловий потік, що передається через стінку площею 1 м² при різниці температур між грійним і тим, що нагрівається, середовищами, яка дорівнює одному градусу.

(14.9) - термічний опір, [м²К/Вт]

2) Теплопередача через плоску багатошарову стінку (рис.50,б) відрізняється значенням коефіцієнта теплопередачі, який при передачі тепла теплопровідністю (у II етапі) повинен враховувати сумарний термічний опір всіх шарів стінки, тобто

Таким чином, формула справедлива і для теплопередачі через багатошарову плоску стінку, якщо значення коефіцієнта теплопередачі k враховує термічні опори всіх шарів стінки відповідно до формули.

Для поліпшення теплопередачі або підвищення коефіцієнта теплопередачі треба зменшити термічний опір стінки або сумарний опір усіх її шарів.

Для кращої теплопередачі від топкових газів до води у паровому котлі котел треба експлуатувати так, щоб шар δ₁ сажі й кіптяви на стінці котла і шар накипу δ₃ були найменшими, бо збільшення товщини цих шарів, тобто забруднення стінок котла сажею і накипом призводить до підвищення термічного опору стінки котла, збільшення витрати палива на вироблення одиниці пари та до зниження економічності котельної установки.