15.1 Теплопроводность через плоскую стенку.

Задаются температуры на противоположных поверхностях стенки и , коэффициент материалапроводности - , толщина стенок , индексы слоев – 1, 2, 3.

Для однослойной стенки плотность теплового потока ; Тепловой поток

Для многослойной (трехслойной) стенки плотность теплового потока ;

Общее термическое сопротивление теплопроводности плоской стенки - , где термическое сопротивление теплопроводности плоского слоя.

Тепловой поток

2. Теплопроводность через цилиндрическую стенку

Задаются температуры на поверхностях стенок и , коэффициент теплопроводности материала стенки - , диаметры стенок - , индексы диаметров – 1, 2, 3, 4.

Линейная плотность теплового потока :

Для однослойной стенки тепловой поток

Для многослойной (трехслойной) стенки

Тепловой поток ;

- длинна цилиндрической стенки, м

Общее термическое сопротивление теплопроводности цилиндрической стенки:

, где - термическое сопротивление теплопроводности цилиндрического i- того слоя.

16. Конвективный теплообмен

Конвективный теплообмен описывает перенос теплоты между поверхностью твердого тела жидкостью или наоборот. При этом теплота одновременно переносится теплопроводностью и конвекцией.

Различают теплообмен при естественной (свободной) и вынужденной конвекции. Свободная - возникает под действием разности плотностей нагретых и холодных объемов жидкости. Имеет место в случае, когда теплообменная поверхность погружена в жидкость (газ). Вынужденная возникает под действием сил вызывающих направленное движение жидкости (насос, вентилятор, компрессор). Конвективный теплообмен описывается уравнением Ньютона – Рихмана:

- коэффициент теплоотдачи;

- площадь поверхности теплообмена;

- температура стенки и жидкости.

Количество теплоты, переносимое через единицу изотермической поверхности за единицу времени при разности температур между стенкой и жидкостью в один градус называется коэффициентом теплоотдачи.

Если определяется для всей поверхности, то его называют средним, если для элемента поверхности, то локальным.

Величина определяется: скоростью движения жидкости, режимом движения, физическими свойствами жидкости, расположением поверхности в пространстве, состоянием поверхности, разностью температур и другими факторами. Со стороны «горячей» жидкости обычно обозначают , со стороны «холодной» .

Основные критерии теплообмена:

1 – число Нуссельта ;

2 – число Рейнольда ;

3 – число Грасгофа ;

4 – число Прандтля ;

5 – число Пекле ;

Уравнение вида называют критериальным уравнением: - постоянный коэффициент; - показатель степени. Различают такие виды конвективного теплообмена: при естественной конвекции; при вынужденной конвекции в трубах и каналах; при поперечном обтекании труб; при кипении; при конденсации.

17.Теплопередача.

17.1 Плоская стенка

Теплопередача представляет собой перенос теплоты между двумя средами через разделяющую их стенку. Теплопередача включает в себя: теплоотдачу от «горячей» жидкости к внутренней поверхности стенки, характеризуется коэффициентом теплоотдачи и термическим сопротивлением теплоотдачи ; перенос теплоты теплопроводностью через материал стенки, характеризуется коэффициентом теплопроводности и термическим сопротивлением теплопроводности ; теплоотдачу от внешней поверхности к «холодной» жидкости, характеризуется коэффициентом теплоотдачи и термическим сопротивлением теплоотдачи, .

Количество теплоты через стенку:

Тепловой поток ; плотность теплового потока Коэффициент теплоотдачи для однослойной стенки

Коэффициент теплоотдачи для многослойной (трехслойной) стенки

Общее термическое сопротивление теплопередачи

Термические сопротивления теплопроводности слоев

Термические сопротивления теплоотдачи .