Другие предметы \ Основы теплотехники

Основные сведения по теплотехнике. Основные физические величины, применяемые в теплотехнике, страница 3

Для разных веществ значение коэффициента теплопроводности различно:

медь l = 382 Вт/(м×К);

сталь l = 45 Вт/(м×К);

красный кирпич l = 0,7 Вт/(м×К);

шлаковата l = 0,07 Вт/(м×К);

сажа l = 0,058-0,116 Вт/(м×К);

накипь l = 0,081-2,37 Вт/(м×К);

Теплота переданная способом теплопроводности

Вт (кВт), (13)

где F - площадь теплопередающей поверхности, м²;

l - коэффициент теплопроводности стенки, Вт/(м×К);

d - толщина стенки, м.

Если стенка многослойная, то количество тепла переданное теплопроводностью выразится

, кВт, (14)

где t₁, t₄ - температуры на границах многослойной стенки;

d₁, d₂, d₃ - соответственно толщины слоев, м;

l₁, l₂, l₃ - теплопроводности соответствующих слоев, Вт/(м×К).

1.10.2. Конвекция

Конвекция – это перенос теплоты в жидкостях, газах и сыпучих средах за счет перемещения объемов этой среды.

Конвекция бывает естественная, когда за счет изменения плотности нагретых газов (жидкости) происходит циркуляция и перенос теплоты.

Вынужденная конвекция происходит под действием механического побудителя движения (вентилятора или насоса).

Практические расчеты для стационарных процессов конвективного теплообмена

Дж, (15)

где Q – теплота переданная (приобретенная) от газа к стенке;

– средняя температура стенки, ^оС;

– средняя температура газа, ^оС;

F – площадь теплопередающей поверхности, м²;

t – время передачи тепла, сек;

a – количество теплоты переданное в единицу времени, единицы поверхности при разности температур в один градус, Вт/(м²×К).

При естественной конвекции a » 5-20 Вт/(м²×К).

Для вынужденной конвекции a » 100-1000 Вт/(м²×К), что зависит от режима движения жидкости (газов).

1.10.3. Излучение

В 1879 Стефан, а в 1881 г. Больцман установили, что энергия излучаемая абсолютно черным телом пропорциональна абсолютной температуре в четвертой степени.

, (15)

где С₀= 5,67 Вт/(м²×К⁴) – коэффициент излучения абсолютно черного тела.

Для серых тел

, (16)

где e - степень черноты серого тела (находится из справочника).

Тогда два тела, разделенные прозрачной средой обмениваются теплотой

, Вт/м², (17)

где - приведенный коэффициент излучения двух параллельных тел, имеющих степень черноты e₁ и e₂.

1.10.4. Теплопередача

Теплопередача это передача теплоты от одной среды через стенку к другой среде.

Коэффициент теплопередачи обозначают

, Вт/(м²×К), (18)

где a₁, a₂ - коэффициенты теплоотдачи от горячей среды к стенке и от стенки к нагреваемой среде Вт/(м²×К);

- термическое сопротивление материала стенки, м²×К/Вт.

Количество тепла, переданное от одной среды к другой через стенку

Дж/с (Вт), (19)

где Dt - температурный напор между двумя средами.

В случае прямоточного или противоточного движения теплоносителей среднелогарифмический температурный напор определяется

, (20)

где - наибольшая разность температур на концах теплообменного аппарата;

- наименьшая разность температур на концах теплообменного аппарата.

1.11. Свойства пара

Водяной пар получают в паровых котлах при постоянном давлении, где вода нагревается до температуры кипения, затем идет процесс парообразования при постоянной температуре, затем пар перегревается в пароперегревателе. Энтальпию кипящей жидкости обозначают i', энтальпию сухого насыщенного пара - i", разность i" - i' обозначают r и называют скрытой теплотой парообразования.

Например энтальпия кипящей воды при атмосферном давлении

i' = 420 кДж/кг.

Энтальпия сухого насыщенного пара при этом же давлении

i" = 2680 кДж/кг.

Скрытая теплота парообразования

r = 2260 кДж/кг.

С ростом давления пара величины i' и i" растут, r уменьшается.

В критической точке водяной пар имеет i' = i" а r = 0, что соответствует Р_кр = 22,11 МПа, t_кр = 374,15 ^оС, V_кр = 0,0033 м³/кг.

В области влажного пара удельный объем находится как

, (21)