- •Министерство образования и науки
- •Введение
- •1. Основные положения теплопроводности
- •1.1. Температурное поле
- •1.2. Температурный градиент
- •1.3. Основной закон теплопроводности
- •1.4. Коэффициент теплопроводности
- •1.5. Дифференциальное уравнение теплопроводности
- •1.6. Краевые условия
- •Вопросы для самоконтроля к разделу 1
- •2. Теплопроводность при стационарном режиме и граничных условиях первого рода
- •2.1. Теплопроводность через однослойную плоскую стенку
- •2.2. Теплопроводность через многослойную плоскую стенку
- •2.3. Теплопроводность через однослойную цилиндрическую стенку
- •2.4. Теплопроводность через многослойную цилиндрическую стенку
- •2.5. Теплопроводность через шаровую стенку
- •Вопросы для самоконтроля к разделу 2
- •3. Теплопроводность при стационарном режиме и граничных условиях третьего рода. Коэффициент теплопередачи
- •3.1. Передача теплоты через плоскую
- •Однослойную и многослойную стенки (теплопередача)
- •3.2. Передача теплоты через цилиндрические однослойную и многослойную стенки
- •3.3. Передача теплоты через шаровую стенку
- •3.4. Передача теплоты через ребристую стенку
- •Вопросы для самоконтроля к разделу 3
- •4. Конвективный теплообмен
- •4.1. Основы теории конвективного теплообмена
- •Физические свойства жидкостей
- •Режимы течения и пограничный слой
- •4.2. Коэффициент теплоотдачи
- •4.3. Основы теории подобия Основные понятия
- •4.4. Критериальные уравнения
- •Вопросы для самоконтроля к разделу 4
- •5. Конвективный теплообмен в вынужденном и свободном потоке жидкости
- •5.1. Средняя температура. Определяющая температура.
- •Эквивалентный диаметр
- •5.2. Теплообмен при ламинарном течении жидкости в трубах
- •5.3. Теплообмен при турбулентном течении жидкости в трубах
- •5.4. Теплообмен при течении жидкости вдоль пластины
- •5.5 Теплообмен при поперечном обтекании одиночной трубы
- •5.6. Теплообмен при поперечном обтекании пучка труб
- •5.7. Конвективный теплообмен в свободном потоке жидкости
- •Вопросы для самоконтроля к разделу 5
- •6. Теплообмен излучением
- •6.1. Общие сведения о тепловом излучении
- •6.2. Основной закон поглощения
- •6.3. Основные законы теплового излучения
- •6.4. Лучистый теплообмен между твердыми телами
- •6.5. Экраны
- •6.6. Излучение газов
- •6.7. Сложный теплообмен
- •Вопросы для самоконтроля к разделу 6
- •7. Теплообменные аппараты
- •7.1. Типы теплообменных аппаратов
- •7.2. Основные положения теплового расчета
- •Вопросы для самоконтроля к разделу 6
- •Библиографический список
6.7. Сложный теплообмен
В предыдущих разделах рассмотрены основные способы передачи тепла: теплопроводность, конвекция и излучение.
Совокупность двух и более способов передачи тепла называется сложным теплообменом.
Обычно в теплообменных устройствах передача теплоты от тела с высокой температурой к телу с низкой температурой происходит через разделительную стенку (рис. 6.4).
Пограничные слои
t
x
Рис. 6.4
При этом перенос теплоты от горячего теплоносителя к холодному осуществляется следующими способами:
– от горячей среды к стенке () – конвективным теплообменом (конвекция и
теплопроводность) совместно с излучением;
– через стенку – теплопроводностью ();
– от стенки к холодной среде () – конвективным теплообменом (конвекция
и теплопроводность) совместно с излучением.
Количественной характеристикой процесса теплообмена от газа к стенке (или наоборот) является суммарный коэффициент теплоотдачи:
, (6.36)
где – коэффициент теплоотдачи, учитывающий передачу тепла
теплопроводностью и конвекцией;
–коэффициент, учитывающий передачу тепла излучением.
Расчёт теплообменных аппаратов обычно проводится для стационарного режима работы, когда
.
Используя уравнения (3.1) – (3.6), в этом случае получаем уравнение коэффициента теплопередачи для плоской стенки в виде:
, . (6.37)
Таким образом, количество тепла, переданного через плоскую стенку от горячего теплоносителя к холодному, определяется по формуле
, Вт. (6.38)
Вопросы для самоконтроля к разделу 6
1. Природа лучистой энергии.
2. Как различаются лучи между собой?
3. Классификация электромагнитных колебаний.
4. На какие части делится лучистый поток?
5. Что называется коэффициентом поглощения, отражения и проницаемости?
6. Что называется абсолютно белой поверхностью, абсолютно черной, абсолютно
проницаемой, диффузной и зеркальной?
7. Какой спектр излучения у твердых, жидких и газовых тел?
8. Что называется лучеиспускательной способностью тела?
9. Что называется интенсивностью излучения?
10. Основной закон поглощения.
11. Закон Планка и его графическое изображение.
12. Закон Вина.
13. Закон Стефана – Больцмана.
14. Коэффициент излучения абсолютно черного тела.
15. Серые тела. Что называется степенью черноты?
16. Закон Кирхгофа.
17. Анализ уравнения закона Кирхгофа.
18. Закон Ламберта. Для каких тел он справедлив?
19. Лучистый теплообмен между параллельными пластинами.
20. Теплообмен излучением, когда одно тело находится внутри другого.
21. Экраны.
22. Какие газы обладают свойством излучать тепловые лучи?
23. Коэффициент поглощения газовых тел.
24. Как определяют среднюю температуру газа, парциальные давления и
среднюю длину лучей?
25. Расчет газового излучения по Шаку.
26. Определение суммарного теплового потока излучением и коэффициент
теплоотдачи при излучении.
27. Что такое сложный теплообмен?
28. Как определяется суммарный коэффициент теплоотдачи?