Основы теплообмена. Основные способы передачи тепла. Теплопроводность, страница 9

                                    K = 1´( 1/ a₁ +   d/ l  +  1/ a₂)^-1.                        (3.41)

K – коэффициент теплопередачи,  [K] =  Вт/(м²·град); коэффициент теплопередачи численно равен количеству тепла, передаваемому  через единицу поверхности в единицу времени от одной жидкости к другой при разности температур между ними в один градус.

Величину, обратную коэффициенту теплопередачи, называют термическим  сопротивлением теплопередачи:

                       1/K =  1/ a₁ +   d/ l  +  1/ a₂ .                           (3.42)

Температуры  стенок t_w1,  t_w2 определяют следующим путем:

t_w1 = t₁   - q/a₁;

t_w2 = t₂   +  q/a₂ .                                              (3.43)

Для плоской многослойной стенки,  n слоев, выражение для K выглядит так:               

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            K = 1´ ( 1/ a₁ +    +  1/ a₂)^-1 ,                        (3.44)

d_i, l_i – соответственно, толщина и коэффициент теплопроводности  i – того слоя.

Для увеличения К  необходимо увеличить наименьшее из значений коэффициентов  теплоотдачи    a₁ и  a₂.

3.7.2. Теплопередача через цилиндрическую стенку

Для цилиндрической стенки длиной l метров с внутренним диаметром d₁ и внешним  d₂  (рис. 3.11) выражение для удельной мощности теплового потока q_l, отнесенной к на 1 м длины трубы при теплопередаче от одной жидкости к другой,  имеет вид:

                                   q_l = K_l p(t₁ – t₂), Вт/м,                                    (3.45)

где  K_l – линейный (т.е. отнесенный к 1 м длины трубы) коэффициент теплопередачи:

                            ,                            (3.46)            

[K_l] = (Вт/(м×град).

Величина, обратная  K_l, т. е.  R_l = 1/K_l, называют линейным термическим сопротивлением.

В случае многослойной цилиндрической стенки расчетная формула для  R_l  имеет вид:

                 (3.47)

 

i – номер слоя;  d_i, d_i+1, d_ВН, d_НАР – cоответственно,  внутренний и внешний диаметры  i-го слоя, внутренний и наружные диаметры многослойной цилиндрической стенки, м.

При выводе формул (3.40) – (3.47) предполагается, что температура греющей среды и нагреваемой сред не изменяется вдоль поверхности нагрева.

Но чаще температуры теплоносителей по поверхности нагрева изменятся по мере отдачи или получения теплоты. Учет этого показан в разделе теплообменные аппараты.

3.8. Теплообменные аппараты

3.8.1. Виды теплообменных аппаратов

Теплообменные аппараты находят широкое применение в промышленности. Они бывают различных типов.

1.  Поверхностные.

а) Рекуперативные теплообменники, у которых передача тепла от одного теплоносителя к другому осуществляется  через твердую стенку. Примеры: подогреватели сетевой воды, подогреватели высокого давления для подогрева питательной воды турбинных установок, водоводяные подогреватели для нагрева воды, идущей  к бытовым потребителям.

б) Регенеративные теплообменники, у которых  горячий теплоноситель сначала соприкасается с твердым телом (керамической или металлической насадкой) и отдает ему тепло; в последующий период времени с твердым  с твердым телом соприкасается  холодный теплоноситель, который  принимает тепло, аккумулированное твердым телом. Регенеративные теплообменники находят широкое применение в металлургической промышленности для подогрева воздуха и сжигания газов, применяются в паровых котлах в качестве воздухоподогревателей (при топливе мазут или газ).

2.  Смесительные теплообменники, у которых передача тепла  от одного теплоносителя к другому осуществляется их непосредственным соприкосновением, причем сопровождается полным (в деаэраторах и смешивающих  подогревателях для нагрева потока основного конденсата турбоустановок) или частичным (в скрубберах химических     производств)  обменом вещества.