Теплопередача через многослойную цилиндрическую стенку

В этом случае рассматривается передача теплоты через многослойную, например двухслойную, цилиндрическую стенку. Диаметры и коэффициенты теплопроводности отдельных слоев известны. Температура горячей среды t_Ж1, холодной t_Ж2. Коэффициент теплоотдачи со стороны горячей среды α₁ а со стороны холодной α₂. Температуры поверхностей t_С1 и t_С3 а также температура в месте соприкосновения разнородных цилиндрических слоев t_С2 неизвестны.

При установившемся тепловом состоянии системы можно записать:

Определяем частные температурные напоры:

Складывая левые и правые части уравнений (н), получаем полный температурный напор

и значение линейной плотности теплового потока

Распределение температур при теплопередаче через однослойную и многослойную цилиндрические стенки показано на рис. 6–6 и 6–7 соответственно.

Линейный коэффициент теплопередачи для двухслойной стенки

а общее термическое сопротивление R_l= 1/k_l. Для многослойной стенки трубы

Чтобы определить неизвестные температуры стенки t_С1, t_С2, t_С3, надо значение q_l из уравнения (6–10) подставить в уравнения (н). Решая их, получаем:

Способ определения температуры между слоями описан в гл. 1. Расчетные формулы теплопередачи для труб довольно громоздки, поэтому при практических расчетах применяются некоторые упрощения. Если толщина стенки не очень велика, то вместо формулы (6–8) в расчетах применяется формула для плоской стенки (6–4), которая в этом случае (в применении к трубе длиной 1 м) принимает вид:

где k – коэффициент теплопередачи для плоской стенки, рассчитанный по формуле (6–5), d_х – средний диаметр стенки; δ – ее толщина, равная полуразности диаметров.

При этом если, то погрешность расчета не превышает 4%. Эта погрешность снижается, если при выборе d_х соблюдать следующее правило:

т.е. при расчете теплопередачи по формуле (6–12) вместо d_х берется тот диаметр, со стороны которого коэффициент теплоотдачи имеет меньшее значение. Если же значения коэффициентов теплоотдачи α₁ и α₂ одного порядка, то А_х равно среднеарифметическому между внутренним (d₁) и внешним (d₂) диаметрами трубы. При проведении расчетов как по формуле (6–8), так и по формуле (6–12) всегда следует иметь в виду, что в целях упрощения расчета относительно малыми сопротивлениями можно и следует пренебрегать.

________________________________________22______________________________________

Дата добавления: 2015-03-29