3.2. Передача теплоты через цилиндрические однослойную и многослойную стенки

Рассмотрим стационарный процесс передачи тепла через цилиндрическую однородную стенку длиной l от горячей среды с по­стоянной температурой t и коэффициентом теплоотдачи к холод­ной среде с постоянной температуройt и коэффициентом теплоотдачи (рис. 3.2). Внутренний диаметр цилиндрической стенки, внешний диаметр.

В этом случае количество тепла, переданное от горячей к холодной среде за единицу времени определяется по формуле

, Вт, (3.12)

где выражение

, Вт/м.град (3.13)

называют линейным коэффициентом теплопередачи.

t

Q

r

Рис. 3.2

При этом плотность теплового потока, проходящего через единицу длины цилиндрической стенки, будет равна

, Вт/м. (3.14)

Числовое значение линейного коэффициента теплопередачи ци­линдрической стенки есть количество теплоты, проходящей через один метр трубы в единицу времени от горячей к холодной среде при разности температур между ними в один градус.

Поэтому уравнение (3.12) можно написать в следующем виде:

, Вт. (3.15)

При переносе теплоты через многослойную цилиндрическую стенку, имеющую n слоев, тепловой поток будет равен

, Вт. (3.16)

Плотность теплового потока, отнесенная к внутренней или на­ружной поверхности, определяется по уравнениям

, Вт/м; (3.17)

, Вт/м. (3.18)

Величину, обратную коэффициенту теплопередачи, называютполным линейным термическим сопротивлением теплопередачи через цилиндрическую стенку:

, м.град/Вт, (3.19)

где и– термические сопротивления теплоотдачи со стороны

горячей и холодной сред;

–термическое сопротивление многослойной цилиндрической

стенки.

Температуры внутренней и наружной поверхностей определяют по формулам:

, , (3.20)

, . (3.21)

3.3. Передача теплоты через шаровую стенку

При граничных условиях третьего рода для полого шара изве­стны: внутренний и внешний диаметры d, d температура горячей среды внутри шара t и температура холодной среды , коэффициент теплоотдачи от горячей жидкости к внутренней поверхности шараи коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности шара к окру­жающей среде.

В этом случае при стационарном режиме значение величины теплового потока определяется по формулам:

, Вт, (3.22)

или

, Вт, (3.23)

откуда коэффициент теплопередачи для шаровой стенки:

, Вт/град. (3.24)

Величину, обратную коэффициенту :

, град/Вт, (3.25)

называют полным термическим сопротивлением теплопередачи ша­ровой стенки.