 |
Теплопередача через многослойную стенку.
|
|
|
|
Виды теплообмена
Теплопроводность это процесс переноса внутренней энергии от более нагретых частей тела (или тел) к менее нагретым частям (или телам), осуществляемый хаотически движущимися частицами тела (атомами, молекулами, электронами и т. п.). Такой теплообмен может происходить в любых телах с неоднородным распределением температур, но механизм переноса теплоты будет зависеть от агрегатного состояния вещества.
· Конвекция явление переноса теплоты в жидкостях или газах, или сыпучих средах потоками вещества.
· Тепловое излучение передача энергии от одних тел к другим в видеэлектромагнитных волн за счёт их тепловой энергии
Основной закон теплопроводности (закон Фурье) гласит, что количество теплоты, проходящее через элемент изотермической поверхности, пропорционально градиенту температуры и продолжительности промежутка времени. 
где 
— вектор плотности теплового потока — количество энергии, проходящей в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной каждой оси, 
— коэффициент теплопроводности (иногда называемый просто теплопроводностью), 
— температура. Минус в правой части показывает, что тепловой поток направлен противоположно вектору grad T (то есть в сторону скорейшего убывания температуры). Это выражение известно как закон теплопроводности Фурье. [
Закон Нью́тона — Ри́хмана
Теплоотдача – это теплообмен между теплоносителем и твердым телом.
Теплопередача - это теплообмен между двумя теплоносителями, разделенных твердым телом.
Теплопередача состоит из теплоотдачи на границах и теплопередачи в твердом теле.
эмпирическая закономерность, выражающая тепловой поток между разными телами через температурный напор. 
основным законом теплоотдачи является закон Ньютона-Рихмана, согласно которому тепловой поток Q, передаваемый в условиях конвективного теплообмена, пропорционален площади теплоотдающей поверхности F и разности температур t между поверхностью и омывающей ее средой
|
|
|
Движущей силой процесса теплообмена является разность температур теплоносителей. Под действием этой разности тепло передается от горячего теплоносителя к холодному. При этом движущая сила не сохраняет своего постоянного значения, а изменяется вдоль поверхности теплообмена. Поэтому вводится понятие - средняя разность температур, при которой определяются численные значения физических параметров среды. Температуры теплоносителей изменяются по сечению потока вследствие наличия поля температур и скоростей, а также вдоль проточной части теплообменника по мере охлаждения горячей среды и нагревания холодной. В частности, при конденсации пара и кипении жидкости, температуры теплоносителей принимаются постоянными как температуры фазового превращения. Процессы теплообмена в аппаратах непрерывного действия могут осуществляться в прямотоке, противотоке, перекрестном и смешанном потоках.
При нагревании или охлаждении рабочей среды (без изменения агрегатного состояния) температура еевдоль поверхности нагрева изменяется по некоторым экспоненциальным кривым (рис.1.3.а,б)
При простейших случаях теплопередачи - прямотоке и противотоке, средняя разность температур определяется по уравнению Грасгофа как средняя логарифмическая:
.
Для прямотока:
; 
.
Для противотока:
; 
Теплопередача через многослойную стенку.
Если с одной стороны многослойной стенки, состоящей из n слоев, поддерживается температура tв, а с другой стороны tн< tв, то возникает тепловой поток q, Вт/м² (Рис.6).
Этот тепловой поток движется от среды с температурой tв, ºС, к среде с температурой tн, ºС, проходя последовательно от внутренней среды к внутренней поверхности с температурой τв, ºС:
|
|
|
q= (1/ Rв). (tв - τв), (2.17)
затем от внутренней поверхности сквозь первый слой с термическим сопротивлением R Т,1 к стыку первого и второго слоев:
q= (1/ RТ,1). (τв - t1), (2.18)
после этого через все остальные слои
q= (1/ R Т, i). (ti-1 - ti), (2.19)
и, наконец, от наружной поверхности с температурой τн к наружной среде с температурой tн:
q= (1/ R н). (τн - tн), (2.20)
где R Т, i- термическое сопротивление слоя с номером i, м². ºС/Вт;
Rв, Rн - сопротивления теплообмену на внутренней и наружной поверхностях, м². ºС/Вт;
ti-1 - температура, ºС, на стыке слоев с номерами i-1 и i;
ti - температура, ºС, на стыке слоев с номерами i и i+1.
Рис.6. Распределение температуры при теплопередаче через многослойную стену.
следует, что тепловой поток q, Вт/м², проходящий через ограждение, пропорционален разности температуры сред по разные стороны ограждения (tв - tн) и обратно пропорционален общему сопротивлению теплопередаче Ro
q= (1/ Rо). (tв - tн), (2.24)
|
|
|
