Розробити та запроектувати вимірювальний канал для автоматичного контролю витрати води в теплообмінному апараті, страница 15

ТЕПЛОПЕРЕДАЧА

7.1 Основне рівняння теплопередачі, коефіцієнт теплопередачі

Процес перенесення тепла від гарячого теплоносія до холодного через роздільну стінку називається теплопередачею та супроводжується зміною температур теплоносіїв уздовж поверхні теплообміну, при цьому температура гарячого теплоносія зменшується, а температура холодного теплоносія підвищується. Теплопередача є складним процесом, що включає окремі процеси тепловіддачі в гарячому й холодному теплоносії та перенесення тепла теплопровідністю через стінку, що розділює теплоносії.

Рушійною силою процесу теплопередачі на локальній ділянці є локальна різниця між температурами гарячого та холодного теплоносія.

Теплопередача як вид перенесення енергії в просторі підкоряється основному кінетичному закону, відповідно до якого швидкість процесу прямо пропорційна рушійній силі та обернено пропорційна термічному опору [19, 36]

 (7.1) де Wq– швидкість процесу теплопередачі; Q– кількість переданого тепла, Дж; F– площа поверхні теплопередачі, м2; τ– час, с; Δt– рушійна сила процесу – різниця температур; Rt– загальний термічний опір процесу теплопередачі.

Термічний опір на межі поділу теплоносіїв – величина, яка важко визначається, тому її зручно представити зворотною величиною k=1/Rt, яку звичайно називають константою швидкості процесу – коефіцієнтом теплопередачі.

У цьому випадку рівняння (7.1) подають у такому вигляді:

 (7.2)

де k – коефіцієнт теплопередачі; Δtср – середня рушійна сила процесу теплопередачі для теплообмінного апарата.

Рівняння (7.2) називають основним кінетичним рівнянням процесу теплопередачі, тому що воно одночасно характеризує як кількість перенесеного тепла, так і швидкість його перенесення від гарячого теплоносія до холодного через стінку, що розділює.

Основне рівняння теплопередачі показує, яка кількість тепла передається в сталому процесі від гарячого теплоносія до холодного через роздільну стінку площею F м2 за певної рухомої сили процесу - середній різниці температур між теплоносіями.

Коефіцієнт теплопередачі в рівнянні (7.2) є в певній мірі величиною, що характеризує середню швидкість складного процесу перенесення тепла між теплоносіями. Вирішивши рівняння (7.2) щодо коефіцієнта теплопередачі, одержали

 (7.3)

З рівняння (7.3) випливає висновок, що коефіцієнт теплопередачі характеризує швидкість перенесення тепла та показує, яка кількість тепла передається за одиницю часу від гарячого теплоносія до холодного через 1 м2 площі поверхні теплообміну при середній різниці температур між теплоносіями в 1 градус.

Підставивши в рівняння (7.3) основні одиниці вимірювання, знайшли

Коефіцієнт теплопередачі пов'язує між собою окремі коефіцієнти тепловіддачі та теплопровідності з умовами проходження процесу теплообміну, що враховують агрегатний стан теплоносіїв і гідро-динамічний режим їх руху.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Аппараты воздушного охлаждения специального назначения: Каталог. – М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1979. – 14 с.

2. Аппараты выпарные трубчатые вертикальные: Каталог – справочник. – М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1965. – 69 с.

3. Бажан П.И., Каневец Г.Е., Селиверстов В.М. Справочник по теплообменным аппаратам. – М.:

Машиностроение, 1989. – 367 с.

4. Боттерил Дж. Теплообмен в псевдоожиженном слое /Пер. с англ. – М.: Энергия, 1980. – 344 с.

5. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. – М.: Физматгиз, 1963. – 708 с.

6. Врагов А.П. Классифицирующие кристаллизаторы (основы теории и расчет): Учеб. пособ. –

Киев: ИСМО, 1998. – 203 с.

7. Врагов А.П. Гідромеханічні процеси та обладнання хімічних і нафтопереробних виробництв:

Навчальний посібник. – Суми: Алан – Екс, 2003. – 232 с.

8. Врагов А.П. Процессы и оборудование газоразделительных установок: Учеб. пособ. – Сумы:

ИТД «Университетская книга», 2005. – 272 с.