Теплопередача между

ДВУМЯ ЖИДКОСТЯМИ ЧЕРЕЗ РАЗДЕЛЯЮЩУЮ ИХ СТЕНКУ

Часто приходится рассчитывать ста­ционарный процесс переноса теплоты от одного теплоносителя к другому через разделяющую их стенку (рис. 12.1). Та­кой процесс называется теплопере­дачей. Он объединяет все рассмотрен­ные нами ранее элементарные процессы. Вначале теплота передается от горячего теплоносителя t _ж1 к одной из поверхно­стей стенки путем конвективного тепло­обмена, который, как это показано в § 12.1, может сопровождаться излуче­нием. Интенсивность процесса теплоот­дачи характеризуется коэффициентом теплоотдачи а₁. Затем теплота теплопроводностью переносится от одной поверхности стенки к другой. Термическое сопротивление теплопроводности R_λ рассчитывается по формулам, приведенным в § 8.3, в за­висимости от вида стенки и, наконец, теп­лота опять путем конвективного тепло­обмена, характеризуемого коэффициен­том теплоотдачи α₂, передается от по­верхности стенки к холодной жидкости.

При стационарном режиме тепловой поток Q во всех трех процессах одина­ков, а перепад температур между горя­чей и холодной жидкостями складывает­ся из трех составляющих:

1. Между горячей жидкостью и поверхностью стенки. Обозначим R _а = 1/αF тогда согласно закону Ньютона—Рихмана

Рис. 26 Распределение температуры при передаче теплоты между двумя теплоносите­лями через плоскую стенку

1) между поверхностями стенки:

t_c1-t_c2 = QR_α (12.4)

2) между второй поверхностью стенки, площадь которой может быть отлична от F₁(например, для цилиндрической стенки), и холодной жидкостью:

Просуммировав левые и правые части выражений (12.3), (12.4) и (12.5), получим (12.6)

откуда (12.7)

Формула (12.7) пригодна для расче­та процесса теплопередачи через любую стенку — плоскую, цилиндрическую, од­нослойную, многослойную и т. д. Отли­чия при этом будут только в расчетных формулах для R_λ (см. §8.3).

Величина R _а=1/αF - называется термическим сопротивлением теплоотдачи, а суммарное тер­мическое сопротивление R _К, — терми­ческим сопротивлением теп­лопередачи. Используя понятие термического сопротивления, мы опять свели формулу для расчета теплового потока к зависимости, аналогичной за­кону Ома: тепловой поток равен отноше­нию перепада температур к сумме терми­ческих сопротивлений, между которыми этот перепад измеряется. В процессе пе­редачи теплоты через стенку между дву­мя теплоносителями тепловой поток пре­одолевает три последовательно «вклю­ченных» термических сопротивления: теплоотдачи R_α1, теплопроводности R_λ, и снова теплоотдачи R_α2.После расчета теплового потока Qиз соотношений (12.3), (12.5) можно определить темпе­ратуры на поверхностях стенки:

t_c1 = t_ж1 - QR_α1

t_c2 = t_ж2 + QR_α2

Дата добавления: 2015-05-26