Основное уравнение теплопередачи

Связь между количеством передаваемого в аппарате тепла и поверхностью теплообмена определяется основным кинетическим уравнением переноса тепла.

Основное уравнение теплопередачи - №1 - открытая онлайн библиотека

Количество тепла передаваемого от одного теплоносителя к другому пропорционально температурному напору, поверхности теплообмена и времени.

Для установившихся процессов

Основное уравнение теплопередачи - №2 - открытая онлайн библиотека не зависит от Основное уравнение теплопередачи - №3 - открытая онлайн библиотека ( Основное уравнение теплопередачи - №2 - открытая онлайн библиотека = соnst).

Основное уравнение теплопередачи - №5 - открытая онлайн библиотека

Для протекания любого теплового процесса необходимо наличие разности температур.

Движущей силой процесса теплопередачи является разность температур м/у горячим и холодным теплоносителем Основное уравнение теплопередачи - №6 - открытая онлайн библиотека t.

Основное уравнение теплопередачи - №6 - открытая онлайн библиотека t – тепловой напор, чем выше Основное уравнение теплопередачи - №6 - открытая онлайн библиотека t, тем выше скорость передачи тепла.

К – коэффициент теплопередачи – количество тепла передаваемого через единицу поверхности в единицу времени при температурном напоре равном единице.

[К = Вт/м2∙К].

В реальных процессах при движении сред Основное уравнение теплопередачи - №6 - открытая онлайн библиотека t меняется по длине, поэтому в уравнение теплопередачи входит величина Основное уравнение теплопередачи - №6 - открытая онлайн библиотека tср – средняя разность температур.

Основное уравнение теплопередачи - №11 - открытая онлайн библиотека

Определение средней движущей силы

Движущая сила теплового процесса – разница температур. Поскольку движущая сила меняется вдоль поверхности т/обмена, то в расчетах используют среднюю разность температур. Средняя разность температур зависит от направления движения сред: прямоток, противоток, перекрестный ток или смешанный ток.

Основное уравнение теплопередачи - №12 - открытая онлайн библиотека Прямоток – параллельное однонаправленное движение ( ).

Основное уравнение теплопередачи - №13 - открытая онлайн библиотека Основное уравнение теплопередачи - №14 - открытая онлайн библиотека Противоток – параллельное встречное движение ( ).

Основное уравнение теплопередачи - №15 - открытая онлайн библиотека Перекрестный ток – движение во взаимно перпендикулярном направлении (

Основное уравнение теплопередачи - №16 - открытая онлайн библиотека )Смешанные токи – один или оба теплоносителя совершают несколько ходов в аппарате, омывая часть поверхности по схеме прямотока, а другую – по схеме противотока или перекрестного тока.

1.Для прямотока и противотока

Основное уравнение теплопередачи - №17 - открытая онлайн библиотека

Основное уравнение теплопередачи - №18 - открытая онлайн библиотека и Основное уравнение теплопередачи - №19 - открытая онлайн библиотека - max и min разность температур на концах теплоносителей.

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ

Если в твердом теле, неподвижной жидкости или газе температура в различных точках неодинакова, то, как показывает опыт, тепло самопроизвольно переносится от участков тела с более высокой температурой к участкам с более

низкой температурой. Такой процесс наз. теплопроводностью. Внутренний механизм явления теплопроводности объясняется на основе молекулярно-кинетических представлений. Перенос энергии (тепла) осуществляется вследствие теплового движения или энергетического взаимодействия между микрочастицами (молекулами, атомами, электронами), из которых состоит данное тело.

Закон Фурье

На основании опытного изучения процесса распространения тепла в твердых телах Фурье установил основной закон теплопроводности, который гласит:

Количество тепла, передаваемое теплопроводностью через элементарную поверхность Основное уравнение теплопередачи - №20 - открытая онлайн библиотека перпендикулярную тепловому потоку, за единицу времени Основное уравнение теплопередачи - №21 - открытая онлайн библиотека прямо пропорционально температурному градиенту Основное уравнение теплопередачи - №22 - открытая онлайн библиотека , поверхности Основное уравнение теплопередачи - №20 - открытая онлайн библиотека и времени Основное уравнение теплопередачи - №21 - открытая онлайн библиотека .

Основное уравнение теплопередачи - №25 - открытая онлайн библиотека .

(-) указывает на убыль температуры в направлении переноса тепла, а поскольку Основное уравнение теплопередачи - №26 - открытая онлайн библиотека , то

Основное уравнение теплопередачи - №27 - открытая онлайн библиотека .

Основное уравнение теплопередачи - №28 - открытая онлайн библиотека коэффициент теплопроводности, размерность Основное уравнение теплопередачи - №29 - открытая онлайн библиотека , показывает, какое количество тепла проходит вследствие теплопроводности в единицу времени через единицу поверхности теплообмена при температурном градиенте равном 1.

Величина Основное уравнение теплопередачи - №30 - открытая онлайн библиотека , характеризует способность тел проводить тепло путем теплопроводности, зависит от природы вещества, его структуры, температуры, давления и некоторых других факторов.

При обычных температурах и давлениях лучшими проводниками тепла являются металлы, худшими – газы.