КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
ТеплопередачаТеплопередача – процесс передачи теплоты от более нагретой среды к менее нагретой среде через стенку. Механизм теплопередачи складывается из трех стадий (рис. 5.2): конвекции от первой среды к плоской стенке: теплопроводности через плоскую стенку: конвекции от плоской стенки ко второй среде: В результате совместного решения уравнений (5.15) - (5.17) получим где - коэффициент теплопередачи, а сумма в знаменателе – общее термическое сопротивление процессу теплопередачи. Коэффициент теплопередачи К, показывает какое количество теплоты переходит в единицу времени от более нагретого к менее нагретому теплоносителю через разделяющую их стенку с площадью поверхностью 1 м2 при разности температур между теплоносителями один градус. В случае рассмотрения процесса передачи теплоты через стенку, цилиндрической формы (рис. 5.3) механизм теплопередачи остается прежним, а количество теплоты, передаваемой на каждой стадии, можно записать: для первой стадии Совместное решение уравнение (5.19)-(5.21) позволяет получить выражение Здесь коэффициент теплопередачи для цилиндрической стенки Кцил, имеет размерность иную, чем для плоской стенки Кцил, Ориентировочные значения коэффициентов теплопередачи приведены в табл. 5.4. Как следует из анализа уравнений (5.18) и (5.22) движущей силой процесса теплопередачи является разность Температур между горячим и холодным теплоносителем. Однако температуры теплоносителей в процессе теплопередачи чаще всего меняются вдоль поверхности теплообмена (за исключением случая изменения агрегатного состояния теплоносителя), поэтому при расчетах в уравнение (5.1) подставляют среднюю разность температур Δtcp. Определение Δtcp осуществляется следующим образом. Если Δtmax и Δtmin – большая и меньшая разности температур между теплоносителями в начале и конце процесса теплопередачи и Δtmax/ Δtmin ≤ 2, то средняя разность температур определяется как среднеарифметическое В случае Δtmax/ Δtmin > 2 определение осуществляется по среднелографической зависимости Теплопередача при переменных температурах зависит от взаимного направления движения теплоносителей вдоль разделяющей их стенки. При прямотоке теплоносители движутся в одном направлении, Противоток характеризуется движением теплоносителя в противоположных направлениях. При перекрестном токе теплоносители движутся перпендикулярно один другому, при смешанном токе один из теплоносителей движется в одном направлении, а другой – как прямотоком, так и противотоком к первому. Наиболее распространенными видами движения являются прямоток и противоток. Однако применение противотока более экономично, чем прямотока. Это следует из того, что средняя разность температур при противотоке больше, чем при прямотоке, а расход теплоносителей одинаков (при одинаковых начальных и конечных температурах теплоносителей). Сопоставление температурных режимов работы теплообменных аппаратов при прямотоке и противотоке убеждает, что при прямотоке максимальный температурный напор имеет место у входа в теплообменник. Затем этот напор уменьшается, достигая минимального значения на выходе из аппарата. При противотоке тепловая нагрузка более равномерна, а конечная температура нагревающей среды может быть выше конечной температуры охлаждающей среды. При расчете теплообменных аппаратов, а также аппаратов, работающих со средами, температура которых отличается от температуры окружающей среды, необходимо знать температуры на внешней и внутренней поверхностях стенок. Так из уравнений (5.15) и (5.17) Подставив в (5.15) значения тепловой нагрузки из уравнении (5.1), получим выражение для определения температуры поверхностей стенки Тепловые потери. Если одна из поверхностей теплопередающей стенки контактирует с окружающей средой, то тепловой поток, проходящий через нее от обрабатываемого вещества с противоположной стороны, теряется безвозвратно. Поэтому целью разработчика технологической аппаратуры чаще всего является уменьшение таких потерь. Отдача теплоты от поверхности аппарата в окружающую среду происходит в общем случае путем конвекции и лучеиспускания, поэтому при расчете потерь теплоты следует пользоваться уравнением (5.14). При расчете задаются температурой наружной поверхности аппарата (tст), а затем проверяют ее. Для уменьшения потерь теплоты аппараты покрывают слоем тепловой изоляции, т. е. слоем материала с низкой теплопроводностью. При нанесении тепловой изоляции увеличивается тепловое сопротивление стенки и уменьшается температура наружной поверхности аппарата. Этим достигается снижение потерь теплоты, улучшаются условия труда обслуживающего персонала. При выборе толщины изоляции следует исходить из допустимых потерь теплоты, которые не должны превышать 3...5% от общей тепловой нагрузки, а также допустимой температуры стенки, которая на рабочих местах и в проходах во избежание ожогов, должна быть меньше 45°С. Далее приведены коэффициенты теплопроводности некоторых теплоизоляционных материалов. Асбест..........................................................................................0,151 Войлок шерстяной......................................................................0,163 Изоляционный кирпич..........................................................0,116...0,209 Пенопласт....................................................................................0,047 Стеклянная вата.....................................................................0,035...0,070 Шлаковая вата.............................................................................0,076 Контрольные вопросы 1. Что является движущей силой тепловых процессов? 2. Какие механизмы передачи теплоты существуют? 3. От чего зависит коэффициент теплопроводности? 4. В чем состоят различия между естественной и вынужденной конвекцией? 5. От каких параметров наиболее существенно зависит коэффициент теплоотдачи? 6. Какие критерии относятся к критериям теплового подобия и каков физический смысл? 7. На чем основывается механизм передачи теплоты излучением? 8. В чем заключается сущность процесса теплопередачи? 9. Как определяется средняя движущая сила процесса теплопередачи? 10. Какие теплоизоляционные материалы применяются в промышленности?
Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 2329; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |