22. Теплопередача. Ур-ние и коэф. Теплопередачи для плоской стенки.

Теплопередача-процесс распространения тепловой энергии между разнонагретыми подвижными средами через тв. поверхность произвольной формы.

Самым простым видом теплопередачи является теплообмен.

Расчетные ур-ния теплопередачи зависят от формы стенки, разделяющей теплоносители.

Рассмотрим теплопередачу через плоскую 1-­ную стенку. Примем, что тепловой поток направлен сле­ва направо, t нагретой среды tж1 температу­ра холодной среды tж2. Температуры поверхностей стен­ки неизвестны: обозначим их буквами t1и t2.

Передача теплоты в рассм. примере пред­ставляет собой процесс сложного теплообмена и состо­ит как бы из трех этапов: теплоотдача от нагретой сре­ды (жидкости или газа) к левой поверхности стенки, теплопроводность через стенку и теплоотдача от правой поверхности стенки к холодной среде (жидкости или га­зу).При этом, очевидно, поверхностные плотности, теп­ловых потоков в трех указанных этапах одни и те же, если стенка плоская и режим теплообмена стационар­ный.

Напишем три известных ур-ния теплового потока.

1.Ур-ние теплоотдачи от нагретой среды к поверхности стенки q=a1(tж1-tc1)

2.Ур-ие теплопроводности через стенку

q= (t1- tc2)/ /

3.Ур-ние теплоотдачи от правой поверхности стенки к холодной среде q=a2(t2-tж2)

Отсюда поверх. плотность теплового потока:

Величина k наз. коэф. теплопереда­чи и представляет собой мощность теплового потока, проходящего от более нагретой среды к менее нагретой через 1 м² поверхности стенки за 1 ч при разнице t-тур между средами 1 °С. Величина, обратная коэф­. теплопередачи, наз. термическим со­противлением теплопередаче и обозначается R, м²К/Вт.

23. Теплообменные аппараты. Опред. Поверх. Нагрева рекуперативных теплообменников.

Теплообменными аппаратами наз. уст-ва, предназначенные для передачи теплоты от одного теплоносителя к другому. В качестве теплоносителей используют пар, горячую воду, дымовые газы и другие тела. Теплообменники разде­ляются на рекуперативные, регенеративные и смеситель­ные.

В зависимости от взаимного направления движения теплоносителей теплообменники этого типа подразделя­ются на противоточные, прямоточные и перекрестные. Если теплоносители движутся в противоположном на­правлении (рис.а), теплообменники называются противоточными; при движении теплоносителей в одном направлении (рис.б)—прямоточными; наконец, ес­ли теплоносители движутся в перекрестном направлении (рис.в), — перекрестными. Встречаются и более сложные схемы взаимного направления движения теп­лоносителей.

В рекуперативных теплообменниках теплопередача от греющего теплоносителя к нагреваемому происходит через разделяющую их твердую стенку, например стен­ку трубы. В зависимости от взаимного направления движ. теплоносителей теплообменники этого типа подразделя­ются на противоточные, прямоточные и перекрестные.

В регенеративных теплообменниках процесс теплооб­мена происходит в условиях нестационарного режима. В этих теплообменниках поверхность нагрева представ­ляет собой специальную насадку из кирпича, металла или другого материала, ктр. сначала аккумулирует теплоту, а затем отдает ее нагреваемому теплоносителю.

В смесительных теплообменниках процесс теплообме­на осущ. при непосредственном соприкоснове­нии и перемешивании теплоносителей. Примерами тако­го теплообменника явл. башенный охладитель.

Тепловые расчеты теплообменников разделяются на проектные и поверочные. Проектные (конструктивные) тепловые расчеты выполняются при проектировании но­вых аппаратов для определения необходимой поверхности нагрева. Поверочные тепловые расчеты выполн. в том случае, если известна поверхность нагрева теплообмен­ника и требуется опред. колич. переданной теп­лоты и конечные температуры теплоносителей.

При проектном тепловом расчете теплообменника площадь рабочей по­верхности F, м², его опред. из основного уравне­ния теплопередачи:

, (40)

где - тепловая мощность системы отопления, Вт

Q_ЗД – общие тепловые потери здания, Вт

k – коэффициент теплопередачи водоподогревателя, Вт/(м² ·С)

k=(1500-2000) Вт/(м² ·С) для водоводяных подогревателей.

-средняя логарифмическая разность температуры греющей и нагреваемой воды. Для противоточных водоподогревателей:

,

Из этого ур-ния следует, что при опред. поверх. теплообмена задача сводится к вычислению коэф. k и среднего по всей поверх. t-ного напора

Коэф. теплопередачи зависит от ряда факторов: от вида и скорости движ. теплоносителя, параметров состояния его, матер. стенок, и от степени загрязнения этих стенок.