Тепловой поток, переходящий от более нагретого тела к менее нагретому посредством излучения, определяется по уравнению:

где С1−2 - коэффициент взаимного излучения, Вт/(м2·К4); F – площадь

поверхности излучения, м2; Т1, Т2 – абсолютные температуры поверхностей более нагретого и менее нагретого тел, К; φ – средний угловой коэффициент, который определяется формой и размерами участвующих в теплообмене поверхностей, их взаимным расположением в пространстве и расстоянием между ними.

Если тело, излучающее теплоту, заключено внутри другого тела, то φ=1, а

1.4.ТЕПЛОПЕРЕДАЧА

Втепловых процессах теплоносители, участвующие в передаче теплоты, часто разделены перегородкой (стенкой аппарата, стенкой трубы и т.п.). Процесс теплопередачи включает перенос теплоты от ядра потока первого теплоносителя к стенке (теплоотдача), через стенку (теплопроводность) и от стенки к ядру потока второго теплоносителя (теплоотдача). Количество передаваемой теплоты при этом определяется основным уравнением теплопередачи:

для стационарного режима

где Q (Q/) – тепловой поток (количество теплоты), переданное в процессе теплопередачи, Вт (Дж); F – поверхность теплообмена, м2; ∆tср - движущая сила процесса теплопередачи, оС; τ – время, с; К - коэффициент теплопередачи, Вт/(м2·К).

12

Коэффициент теплопередачи показывает, какое количество теплоты переходит в единицу времени от более нагретого к менее нагретому теплоносителю через 1 м2 теплообменной поверхности при разности температур между теплоносителями 1К.

При передаче теплоты через однослойную плоскую стенку,

где δст – толщина стенки, м; λст – коэффициент теплопроводности материала

термических сопротивлений всех слоев стенки, включая термические сопротивления загрязнений внутренней и наружной стенок теплообменной

При расчете средней движущей силы процесса теплопередачи целесообразно использовать график изменения температур теплоносителей вдоль поверхности теплообмена (рис.1.1) и (рис.1.2).

13

Средняя движущая сила процесса теплопередачи при прямоточном и противоточном движении теплоносителей определяется следующим образом:

где ∆tδ и ∆tм – разность температур теплоносителей на концах теплообменника.

В тепловых процессах за определяющую температуру принимается средняя температура теплоносителя, которая рассчитывается следующим образом. Выбирается теплоноситель, у которого меняется температура на меньшее число градусов. Средняя температура его рассчитывается как среднеарифметическая:

Температура теплоносителя изменяющегося на большее число градусов определяется:

При рассчитанных средних температурах находят по справочникам теплофизические свойства теплоносителей (с, μ, λ, ρ).

Во многих случаях температура стенки является неизвестной, что приводит к некоторым затруднениям при использовании уравнений (1.19), (1.20), (1.22), (1.24). Поэтому при расчетах температурами стенок предварительно задаются, исходя из температурной схемы процесса и режима движения жидкости.

Распределение температуры при передаче теплоты от одного теплоносителя к другому через разделяющую стенку при установившемся режиме движения изображено на рис.1.3.

теплоотдачи для горячей и холодной жидкости могут быть связаны выражением:

14

Рис.1.3. Распределение температур при теплопередаче

Если принятые температурные напоры не совпадают с рассчитанными (различие составляет более 5%), то ими перезадаются и расчет последовательно повторяют до совпадения принятых величин с расчетными.

В тех случаях, когда процесс теплообмена проводится периодически, т.е. когда вся нагреваемая или охлаждаемая жидкость помещена в одном сосуде и обменивается теплотой с другой жидкостью, протекающей вдоль разделяющей их стенки, процесс теплопередачи будет неустановившимся и температуры меняются непрерывно вдоль поверхности и во времени.

15