Тепловий баланс Рівняння теплового потоку

Кількість тепла, що передається в одиницю часу від одного тіла до іншого, називають тепловим потоком і виражається в Дж/ сек. або Вт. Кількість тепла, що передається від гарячого теплоносія до холодного, називається тепловим навантаженням апарату.

В теплообмінниках втрати тепла зазвичай невеликі (не більше 2-3%) і ними можна нехтувати.

Тобто, якщо Q_гар. = Q_хол. + Q_вт.,

де Q_гар. – кількість тепла, що віддається гарячим теплоносієм;

Q_хол. – кількість тепла, що передається холодному теплоносію;

Q_втр. – втрати тепла в довкілля; тоді рівняння теплового балансу приймає вигляд: Q = Q_гар. = Q_хол.,

де Q – кількість тепла, що передається від гарячого теплоносія до холодного, Вт.

Визначення теплового навантаження при нагріванні і охолодженні без зміни агрегатного стану

Якщо в апараті відбувається охолодження гарячого теплоносія, то:

Q_гар. = G·C (T₁ – T₂) = W·ΔT,

де G – кількість гарячого теплоносія, кг/сек.;

C- питома теплоємність гарячого теплоносія, Дж/ кг· ºC;

W – водяний еквівалент (W=G·C)

T₁ і T₂ – температури теплоносія на вході в апарат і на виході відповідно.

Аналогічно при нагріванні холодного теплоносія:

Q_хол.= g·c(t₂ – t₁) = w·Δt,

де g – кількість холодного теплоносія, кг/сек.;

с – питома теплоємність холодного теплоносія, Дж/ кг· ºС;

w – водяний еквівалент (w=g·c);

t₁ і t₂ – температура теплоносія на вході в апарат та на виході.

ΔT=T₁ – T₂, Δt = t₂ – t₁ називають температурними перепадами і виражають зміну температури теплоносіїв в процесі теплообміну.

Питома теплоємність – це кількість тепла, що передається одиниці речовини для зміни її температури на 1 ºС, вимірюється в Дж/кг*с.

Контрольні запитання

1. Що таке теплоносій?

2. Якими способами проводять теплові процеси?

3. Охарактеризуйте кожний спосіб.

4. Як може відбуватися передача тепла від одного тіла до іншого?

5. Що таке теплопровідність?

6. Що називають конвекцією?

7. Як тепло передається при випромінюванні?

8. Що називають тепловим потоком?

9. Як виглядає рівняння теплового балансу?

10. Що таке питоме теплоємність?

11. Як визначають теплове навантаження при охолодженні гарячого теплоносія?

12. Як визначають теплове навантаження при нагріванні холодного теплоносія?

2.1 Основи теплопередачі

(лекція)

Мета: ознайомитися з рівняннями передачі тепла передачею тепла через стінку.

План

1. Рівняння теплопередачі.

2. Рівняння теплопровідності.

3. Рівняння тепловіддачі.

4. Передача тепла через плоску стінку.

Рівняння передачі тепла

Рівняння теплопередачі

Для протікання процесу передачі тепла необхідна наявність деякої різниці температур між гарячим та холодним теплоносіями. Ця різниця температур є рушійною силою процесу теплопередачі і називається температурним напором.

Якщо Т – температура гарячого теплоносія, а t – температура холодного носія, то температурний напір:

Δt = T - t

Чим більше температурний напір, тим вище швидкість передачі тепла. Кількість тепла, що передається від гарячого теплоносія до холодного (тобто теплове навантаження апарату), пропорційна поверхні теплообміну F, температурному напору Δt та часу τ:

Q = К F Δt τ,

де К – коефіцієнт пропорційності, який називається коефіцієнтом теплопередачі і представляє собою кількість тепла, що передається через одиницю поверхні в одиницю часу при температурному напорі, що дорівнює одиниці:

При безперервних процесах під тепловим навантаженням Q розуміють кількість тепла, що передається в одиницю часу (Вт), тоді рівняння можна написати у вигляді:

Q = К F Δt