Вопрос 3. Теплопередача, теплоотдача, теплопроводность и тепловое излучение (общие понятия).

Теплоотдача и теплопередача – это комбинация элементарных (простых) способов распространения теплоты.

Теплоотдачей называется процесс теплообмена от твердой поверхности (или к твердой поверхности) к жидкости капельной или газообразной (или от жидкости) путем тепловой конвекции и излучения (либо только тепловой конвекцией).

Теплопередача – процесс теплообмена между средами, разделенными некоторой твердой перегородкой.

Для практических расчетов процессов теплообмена существуют формулы:

где – количество теплоты, отданной или полученной данной средой, Дж;

– осредненная температура поверхности тела (стенки) и характерная температура окружающей среды, К;

– характерные температуры греющей и обогреваемой сред, разделенных перегородкой, К;

– расчетная площадь поверхности теплообмена, м²;

– время протекания процесса, с.

Множители пропорциональности и , Вт/(м²К) называются соответственно коэффициентами теплоотдачи и теплопередачи.

Теплопроводность – перенос теплоты при непосредственном соприкосновении тел (или частей одного тела) с различной температурой; молекулярный перенос теплоты в телах (или между ними), обусловленный переменностью температуры в рассмотренном пространстве.

Тепловое излучение – процесс переноса тепла с помощью электромагнитных волн, испускаемых телом. Эти волны, движущиеся прямолинейно, при поглощении каким-либо телом или средой вновь преобразуются в теплоту. Процесс обусловлен лишь температурой и оптическими свойствами излучающего тела.

Билет №15 Вопрос 1. Гидравлический расчет теплообменных аппаратов

В гидравлическом расчете определяются гидравлическое сопротивление элементов теплообменных аппаратов и мощности необходимые для перемещения жидкости.

Самотяга возникает из-за того, что вынужденному движению нагретой жидкости на нисходящих участках канала противодействует подъемная сила направленная вверх.

Полный перепад давления необходимый при движении жидкости или газа через теплообменник:

где – потери давления на трение на всех участках поверхности теплообмена;

– потери давления на местные сопротивления;

– потери давления, обусловленные ускорением потока;

– потери давления на преодоление самотяги.

– при течении несжимаемой жидкости

– коэффициент сопротивления трению.

– коэффициент местного сопротивления.

где 2 – это входное сечение, а 1 – выходное сечение потока.

– расстояние по вертикали между входом и выходом теплоносителя;

– плотность теплоносителя;

– плотность окружающего воздуха.

Мощность

где – объемный расход жидкости;

– массовый расход жидкости;

– КПД насоса или вентилятора.

Вопрос 2. Теплообмен при поперечном обтекании плоской поверхности

При продольном течении жидкости вдоль плоской поверхности происходит образование динамического пограничного слоя. По мере движения потока вдоль поверхности, толщина пограничного слоя постепенно возрастает, тормозящее воздействие стенки распространяется на все более далекие слои жидкости.

На небольших расстояниях от передней кромки пластины пограничный слой тонкий и течение жидкости в ней носит ламинарный характер. Дальше в пограничном слое возникают вихри и движение носит турбулентный характер. Вихри обеспечивают интенсивное перемешивание жидкости в пограничном слое, но в непосредственной близости от поверхности они затухают и здесь сохраняется очень тонкий вязкий подслой.