Основне рівняння теплопередачі. Коефіцієнт теплопередачі

Теплопередача

Теплопередачею називається процес переносу теплоти від одного рухомого середовища до іншого через одношарову або багатошарову тверду стінку довільної форми. Теплопередача – складний процес перенесення теплоти, вона включає в себе теплопровідність, конвекцію і випромінення. Типовими прикладами теплопередачі є передача теплоти від гріючої води до повітря, яке знаходиться в приміщенні, через стінки нагрівальних батарей центрального опалення, передача теплоти від димових газів до води через стінки кип’ятильних труб в парових котлах. В наведених прикладах стінка виступає в ролі провідника теплоти і виготовляється із матеріалу з високим коефіцієнтом теплопровідності. Основне рівняння теплопередачі записується у вигляді

де – тепловий потік, ; – площа поверхні теплообміну, ; – температура гарячого теплоносія, ; – температура холодного теплоносія, ; – коефіцієнт теплопередачі.

Встановимо фізичний зміст і одиницю вимірювання коефіцієнта теплопередачі. З цією метою перепишемо рівняння (4.1) в іншому вигляді, поділивши праву і ліву частини його на .

З цього рівняння знайдемо .

З рівняння (4.3) випливає фізичний зміст коефіцієнта теплопередачі якщо , то . Таким чином, коефіцієнт теплопередачі дорівнює густині теплового потоку, якщо різниця температур між теплоносіями дорівнює .

Для циліндричної стінки рівняння теплопередачі записується у вигляді де – тепловий потік, ; – довжина циліндричної поверхні, ; – температури гарячого і холодного теплоносіїв,; – лінійний коефіцієнт теплопередачі.

Рівняння перепишемо в іншому вигляді поділивши праву і ліву частини на , тоді – лінійна густина теплового потоку, .

.

Коефіцієнт теплопередачі не являється фізичною характеристикою речовини, він залежить від багатьох факторів: швидкості і режиму руху теплоносіїв, їх фізичних властивостей, температури, форми і розміру поверхні, фізичних характеристик матеріалу стінки. Коефіцієнт знаходиться експериментально, його можна також знайти розрахунковим методом.

Дата добавления: 2014-01-05