Основное уравнение теплопередачи

Связь между количеством передаваемого в аппарате тепла и поверхностью теплообмена определяется основным кинетическим уравнением переноса тепла.

Количество тепла передаваемого от одного теплоносителя к другому пропорционально температурному напору, поверхности теплообмена и времени.

Для установившихся процессов

не зависит от ( = соnst).

Для протекания любого теплового процесса необходимо наличие разности температур.

Движущей силой процесса теплопередачи является разность температур м/у горячим и холодным теплоносителем t.

t – тепловой напор, чем выше t, тем выше скорость передачи тепла.

К – коэффициент теплопередачи – количество тепла передаваемого через единицу поверхности в единицу времени при температурном напоре равном единице.

[К = Вт/м²∙К].

В реальных процессах при движении сред t меняется по длине, поэтому в уравнение теплопередачи входит величина t_ср – средняя разность температур.

Определение средней движущей силы

Движущая сила теплового процесса – разница температур. Поскольку движущая сила меняется вдоль поверхности т/обмена, то в расчетах используют среднюю разность температур. Средняя разность температур зависит от направления движения сред: прямоток, противоток, перекрестный ток или смешанный ток.

Прямоток – параллельное однонаправленное движение ( ).

Противоток – параллельное встречное движение ( ).

Перекрестный ток – движение во взаимно перпендикулярном направлении (

)Смешанные токи – один или оба теплоносителя совершают несколько ходов в аппарате, омывая часть поверхности по схеме прямотока, а другую – по схеме противотока или перекрестного тока.

1.Для прямотока и противотока

и - max и min разность температур на концах теплоносителей.

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ

Если в твердом теле, неподвижной жидкости или газе температура в различных точках неодинакова, то, как показывает опыт, тепло самопроизвольно переносится от участков тела с более высокой температурой к участкам с более

низкой температурой. Такой процесс наз. теплопроводностью. Внутренний механизм явления теплопроводности объясняется на основе молекулярно-кинетических представлений. Перенос энергии (тепла) осуществляется вследствие теплового движения или энергетического взаимодействия между микрочастицами (молекулами, атомами, электронами), из которых состоит данное тело.

Закон Фурье

На основании опытного изучения процесса распространения тепла в твердых телах Фурье установил основной закон теплопроводности, который гласит:

Количество тепла, передаваемое теплопроводностью через элементарную поверхность перпендикулярную тепловому потоку, за единицу времени прямо пропорционально температурному градиенту , поверхности и времени .

.

(-) указывает на убыль температуры в направлении переноса тепла, а поскольку , то

.

коэффициент теплопроводности, размерность , показывает, какое количество тепла проходит вследствие теплопроводности в единицу времени через единицу поверхности теплообмена при температурном градиенте равном 1.

Величина , характеризует способность тел проводить тепло путем теплопроводности, зависит от природы вещества, его структуры, температуры, давления и некоторых других факторов.

При обычных температурах и давлениях лучшими проводниками тепла являются металлы, худшими – газы.