36. Уравнение теплопередачи:

Т.к. в теплообменной аппаратуре поверхностного типа тепло предается от более нагретого к менее нагретому теплоносителю через разделяющую их стенку, то количество теплоты, которое передается от одного теплоносителя к другому можно рассчитать с помощью основного уравнения теплопередачи:

В этом уравнениии k – коэффициент теплопередачи – является суммарным коэффициентом скорости теплового процесса, который учитывает перенос тепла от более нагретого теплоносителя к стенке, затем перенос тепла через стенку и перенос тепла от стенки к ядру менее нагретого теплоносителя, т.е. согласно этой схеме k является суммирующим коэффициентом и его можно вывести, если рассмотреть теплопередачу от одного теплоносителя ко второму через стенку.

37. Пути интенсификации процесса теплопередачи.

Для интенсификации процесса теплопередачи проанализируем основное уравнение теплопередачи: . Количество передаваемого тепла Q можно увеличить, если увеличить коэффициент теплопередачи K , создать большую поверхность теплопередачи F и увеличить движущую силу процесса.

38. Уравнение теплопроводности плоской стенки: Рассмотрим плоскую стенку, которая имеет толщину δ и теплопроводность λ

Примем t_ст1>t_ст2 и что температура меняется только в направлении оси X. Изобразим плоскую стенку в координатах t – x. Температура меняется в сторону уменьшения. Т.к. температура меняется только в направлении оси Х можно записать:

(1)

Примем граничные условия: х=0, х=δ.

Проинтегрируем выражение (1): t=C₁*x+C₂ (2)

Для определения С₁ и С₂ подставим граничные условия: х=0, то t_ст1=С₂;

Х=δ, то t_ст2=С₁* δ+С₂=С₁*t_ст1; С₁=(t_ст2-t_ст1)/ δ; тогда уравнение (2) примет вид:

t=(t_ст2-t_ст1)*х/ δ+t_ст1; продифференцируем это уравнение и получим:

(3); подставим полученное уравнение в уравнение Фурье для количества теплоты dQ: dQ=-λ(t_ст2-t_ст1)/ δ*dF*dτ; уберем знак “-“ и выразим Q:

Q=λ/ δ*(t_ст2-t_ст1)*F*τ – это уравнение теплопроводности для плоской стенки при установившемся тепловом режиме. Для непрерывного процесса:

Q=λ/ δ*(t_ст2-t_ст1)*F (4), где λ/ δ – тепловая проводимость стенки, а обратная ее величина – термическое сопротивление стенки.

Влияние толщины стенки δ и коэффициента теплопроводности λ на количество теплоты q передаваемого за счет теплопроводности:

• λ – коэффициент теплопроводности – характеризует способность тел проводить тепло. Он показывает, какое количество тепла проходит вследствие теплопроводности через 1 м² поверхности в единицу времени при разности температур в 1 ˚С, приходящейся на 1 м длины нормали к изотермической поверхности. λ зависит от природы вещества и его агрегатного состояния. λ для газов: 0,005 – 0,5 Вт/м*град; для жидкостей – 0,08 – 0,7; для теплоизоляторов: 3 – 0,02; для металлов: 2,3 – 45. λ зависит от давления и температуры: для газов эта зависимость незначительная, для жидкостей: с увеличением температуры – λ уменьшается; для твердых тел: с увеличением температуры – λ увеличивается.

Как видно из уравнения теплопроводности для плоской стенки: количество теплоты , передаваемое за счет теплопроводности через плоскую стенку прямопропорционально тепловой проводимости стенки λ/ δ. Следовательно для увеличения Q необходимо увеличивать λ и уменьшать δ.