31. Что представляет собой термическое сопротивление плоской стенки, как его найти, если стенка многослойная?

При заданных условиях необходимо найти тепловой поток от горячей жидкости к холодной и температуры на поверхности стенки. Плотность теплового потока от горячей жидкости к стенке определяется уравнением (2.18)

При стационарном тепловом режиме та же плотность теплового потока, обусловленная теплопроводностью через твердую стенку - (2.19). Тот же тепловой поток передается от второй поверхности стенки к холодной жидкости за счет теплоотдачи - (2.20). Уравнения (2.18) - (2.20) можно собрать в систему (2.21). Если сложить равенства (2.21) почленно, то получим выражение из которого находим плотность теплового потока, Вт/м2 - (2.22). Если ввести обозначение (2.23) (единица измерения - Вт/м2×К), то уравнение (2.22) можно записать в виде (2.24). Величина k имеет ту же размерность, что и , и называется коэффициентом теплопередачи. Коэффициент теплопередачи k характеризует интенсивность передачи теплоты от одной жидкости к другой через разделяющую их стенку и численно равен количеству теплоты, которое передается через единицу поверхности стенки в единицу времени при разности температур между жидкостями в один градус.

Величина, обратная коэффициенту теплопередачи, называется полным термическим сопротивлением теплопередачи - (2.25). Из (2.25) видно, что полное термическое сопротивление складывается из частных термических сопротивлений 1/1, δ/λ и 1/2, причем 1/1=R1 — термическое сопротивление теплоотдачи от горячей жидкости к поверхности стенки; δ/λ=Rс — термическое сопротивление теплопроводности стенки;1/2=R2 — термическое сопротивление теплоотдачи от поверхности стенки к холодной жидкости.

Поскольку общее термическое сопротивление состоит из частных термических сопротивлений, то совершенно очевидно, что для многослойной стенки нужно учитывать термическое сопротивление каждого слоя. Если стенка состоит из n слоев, то полное термическое сопротивление теплопередачи через такую стенку будет равно:

32. Что называется линейной плотностью теплового потока через цилиндрическую стенку? каково отличие изменение температуры по толщине плоской и цилиндрической стенки?

Уравнение теплопроводности по закону Фурье в цилиндрических координатах:

Q = - λ∙2∙π∙r ·l· ∂t / ∂r или Q = 2·π·λ·l·Δt/ln(d2/d1),

где: Δt = tст1 – tст2 – температурный напор;

λ – κоэффициент теплопроводности стенки.

Для цилиндрических поверхностей вводят понятия тепловой поток, отнесенной к единице длины цилиндрической поверхности (линейная плотность теплового потока), для которой расчетные формулы будут:

ql = Q/l =2·π·λ·Δt /ln(d2/d1), [Вт/м].

33. Что называется теплопередачей и коэффициентом теплопередачи? Как определить термическое сопротивление при теплопередаче?

Теплопередача — физический процесс передачи тепловой энергии от более горячего тела к более холодному либо непосредственно (при контакте), либо через разделяющую (тела или среды) перегородку из какого-либо материала.

Теплопередача (из лекций) – это учение о самопроизвольных необратимых процессах распространения теплоты в пространстве с неоднородным полем температуры.

Способы теплопередачи:

- теплопроводность

- конвекция

- тепловое излучение.

Коэффициент теплопередачи K показывает, какое количество тепла переходит в единицу времени от более нагретого к менее нагретому теплоносителю через разделяющую их стенку поверхностью 1 квадратный метр при разности температур между теплоносителями 1 град.

где α_вi и α_нi – коэффициенты теплоотдачи соответсвенно на внутренней и наружной поверхностях участка стенки; m – число слоев на данном участке; δ_i, λ_i – соответственно толщина и коэффициент теплопроводности i-го слоя.

Термическое сопротивление – это способность тела препятствовать распространению теплового движения молекул.Общее термическое сопротивление величина обратная коэф-ту теплопередачи.

R=(T2-T1)/P, где T2- температура в начале участка, T1- …в конце участка, P — тепловой поток, протекающий через участок цепи, Вт, R_t — тепловое сопротивление на участке тепловой цепи, K / Вт. Тепловое сопротивление участка цепи постоянного сечения:Rt=l/λS где: l — длина участка тепловой цепи цепи, м; λ — коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м К); S — площадь поперечного сечения участка, м².