Передача теплоты через плоскую однослойную и многослойную стенки (теплопередача)

Перенос теплоты от одной подвижной среды (горячей) к другой (холодной) через однослойную или многослойную твердую стенку любой формы называется теплопередачей.

Теплопередача представляет собой весьма сложный процесс, в котором теплота передается всеми способами: теплопроводностью, конвекцией и излучением.

Величина обозначается буквой к, имеет размерность вт/(м²-град) и называется коэффициентом теплопередачи.

или

Числовое значение коэффициента теплопередачи выражает количество теплоты, проходящей через единицу поверхности стенки в единицу времени от горячего к холодному теплоносителю при разности температур между ними в 1°.

Передача теплоты через цилиндрические однослойную и многослойную стенки

где

называют линейным коэффициентом теплопередачи, имеющим размерность вт/(м*град).

Критический диаметр изоляции

Тепловой изоляцией называют всякое покрытие горячей поверхности, которое способствует снижению потерь теплоты в окружающую среду.

Из уравнения следует, что критический диаметр изоляции не зависит от размеров трубопровода. Он будет тем меньше, чем меньше коэффициент теплопроводности изоляции и чем больше коэффициент теплоотдачи а₂ от наружной поверхности изоляции к окружающей среде.

Передача теплоты через шаровую стенку

Определяем коэффициент теплопередачи для шаровой стенки:

имеет размерность вт/град.

Обратную величину:

называют общим термическим сопротивлением шаровой стенки.

Передача теплоты через ребристую стенку

Отношение количества теплоты Q_p, передаваемой поверхностью ребер в окружающую среду, к теплоте Q_n._v, которую эта поверхность могла бы передать при постоянной температуре, равной температуре у основания ребер, называется коэффициентом эффективности ребер:

.

или

откуда коэффициент теплопередачи для ребристой стенки равен

k_p имеет размерность вт/град.

Интенсификация теплопередачи

Практика эксплуатации тепловых аппаратов требует наилучших условий передачи теплоты от горячего теплоносителя к холодному. Эти условия главным образом зависят от коэффициента теплопередачи. Однако знания численного значения одного коэффициента теплопередачи для исследования процесса теплопередачи недостаточно. Только анализ соотношений всех термических сопротивлений дает возможность сделать правильное заключение и позволяет существенно изменить величину теплового потока.

ГЛАВА 4. КОНВЕКТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕН