2.3. Цилиндрическая стенка

Температурное поле в однородной бесконечной стенке с наружным и внутренним диаметрами соответственно и и λ = const

,(2.15) где и — температуры на внутренней и наружной поверхностях стенки; d — текущий диаметр цилиндрической поверхности, для кото­рой определяется температура t.

Температурное поле в стенке с учетом температурной зависимости теплопроводности

,(2.16) где l — длина цилиндрической стенки.

Формула теплопроводности для стенки, составленной из п цилин­дрических слоев,

,(2.17) где и — температуры на внутренней и внешней поверхно­стях многослойной стенки соответственно; и — внутренний и внешний диаметры i-го слоя стенки.

Температура на границе между i-м и (i +1)-м плотно прилегаю­щими слоями многослойной стенки

. (2.18)

Формула теплопередачи между двумя средами с температурами и

(2.19)

Линейный коэффициент теплопередачи , Вт/(м∙К), в формуле (2.19) для n-слойной стенки

,(2.20) где и — коэффициенты теплоотдачи на внутренней и внешней по­верхностях стенки соответственно.

Термические сопротивления, представленные в формуле (2.20), R, м∙К/Вт:

сопротивления теплоотдачи на внутренней и внешней поверхностях стенки соответственно

и ;

суммарное сопротивление теплопроводности п слоев стенки

;

общее сопротивление теплопередачи цилиндрической стенки

.

При расчете многослойных стенок используется эквивалентный ко­эффициент теплопроводности

.(2.21)

Проверка пригодности материала изоляции для уменьшения тепло­вых потерь от трубопровода в окружающую среду производится по критическому диаметру

, (2.22) где — теплопроводность материала изоляции; — коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности в окружающую среду.

Если ( — наружный диаметр неизолированного трубо­провода), то покрытие трубопровода такой изоляцией будет снижать теплопотери в окружающую среду. Если , то применение такого теплоизоляционного материала нецелесообразно и следует подобрать другой материал или применить многослойную изоляцию.

Условие выбора теплоизоляционного материала для снижения теп­ловых потерь от трубопровода, покрытого слоем изоляции:

. (2.23)

Толщина изоляционного слоя определяется из (2.19), (2.20).

2.4. Шаровая стенка

Температурное поле в однородной стенке при λ = const:

,(2.24)где и — температуры на внутренней и внешней поверхностях шаровой стенки; и — внутренний и наружный диаметры шаровой стенки; d — текущий диаметр сферической поверхности, на которой определяется температура t .

Температурное поле в однородной шаровой стенке при учете тем­пературной зависимости теплопроводности

.(2.25)

Формула теплопроводности для шаровой стенки, составленной из п слоев,

.(2.26)

Теплопередача между двумя средами с температурами и

. (2.27)

Коэффициент теплопередачи для многослойной стенки, Вт/К,

,(2.28)

или

, (2.28а) где и — термические сопротивления теплоотдачи; — суммар­ное термическое сопротивление теплопроводности п слоев стенки; — общее термическое сопротивление теплопередачи, К/Вт.

Лекция №7

Тема: ТЕПЛООБМЕН НА РЕБРИСТОЙ ПОВЕРХНОСТИ

План лекции

2.5 Плоская стенка с прямыми ребрами постоянного поперечного сечения

2.6. Цилиндрическая стенка с круглым ребром постоянной толщины

Для интенсификации теплопередачи между двумя средами применяют оребрение поверхностей стенки, разделяющей эти среды. Как правило, оребрение осуществляется на той поверхности теплообмена, где имеет место малый коэффициент теплоотдачи (или большое тер­мическое сопротивление).