Теплопередача

Это наука о законах передачи тепловой энергии при нагревании, охлаждении, испарении и конденсации, адсорбции и абсорбции, а так же при химических реакциях. Процесс всегда идет от горячего к холодному и осуществляется за счет трех способов передачи тепла:

1. Теплопроводность

2. Конвекция

3. Излучение

Основная движущая сила процесса теплопередачи – это разность температур. Если при теплопередачи изменяется агрегатное состояние, то температура остается постоянной и соответствует температуре фазового перехода. Если температура тела, передающего тепло, не равномерна, то применяют правило усреднения.

Аппараты для теплопередачи называютя нагреватели, охладители, нагнетатели, конденсаторы, теплообменники, дефлигматоры. Тепловые процессы бывают стационарные, и в этом случае изменение температуры во времени не происходит. В нестационарных процессах – происходит.

Целью расчета теплообменника является определение размера поверхности теплопередачи. В качестве параметров задают: температра на входе и на выходе, расход теплоносителя и тепловой поток. В некоторых случаях тепловой поток расчитывают, исходя из технологической необходимости:

– тепловой поток, – коэффициент теплопередачи, – площадь теплообменника, – разность температур

1. Для расчета теплообменника в начале определяют тепловой поток. Для этого составляют уравнение теплового баланса:; – поток горячего, – поток холдного, – потери.

Обычно составляет 3-8% от. Тепловые потоки связанны с расходом теплоносителя. Например, если теплоноситель охлаждается, то это:

– массовый расход, – массовая теплоемкость.

Если идет изменение агрегатного состояния теплоносителя, то

– массовя энтальпия фазового перехода.

2. На следующем этапе расчитывают коэффициент теплопередачи с учетом всех процессов, т.е теплоапроводности, конвекции, лучеиспускание. Из всех всех этапов это самый сложный, поскольку связан с учетом всех вариантов теплопередачи

3. На следующем этапе расчитывают площадь теплопередачи F из основного уравнения.

Из всех возможных вариантов теплопередачи в начале рассматрим теплопроводность. Это процесс переноса тепла за счет возвратно-постапательного движеня частиц вещества(атомы, молекулы, электроны). В твердых телах реализуется только колебательное движение, в жидких – колебательное и поступательное, а в газах только поступательное.

Уравнение для теплопроводности представлено Фурье:

– количество тепла, λ – коэффициент теплопроводности, n – расстояние между точками, F – площадь, τ – время.

Уравнение Фурье

– градиент Т по координате n

– удельный тепловой поток.

· для теплоизоляторов от 0 до

· для газов от до

· для жидкостей от до 0.7

· для твердых веществ от 0.7 до 14

· для металлов до 400

Дата добавления: 2014-01-03