Плоская стенка

Рассмотрим теплопередачу между двумя жидкостями через разделяющую из многослойную плоскую стенку. Здесь передача теплоты делится на три процесса:

1) В начале теплота передается от горячего теплоносителя tж1 к поверхности стенки путем конвективного теплообмена, который может сопровождаться излучением. Интенсивность процесса теплоотдачи характеризуется коэффициентом теплоотдачи a1.

Плоская стенка - student2.ru Плоская стенка - student2.ru Плоская стенка - student2.ru Плоская стенка - student2.ru Плоская стенка - student2.ru Плоская стенка - student2.ru Плоская стенка - student2.ru Плоская стенка - student2.ru Плоская стенка - student2.ru Плоская стенка - student2.ru Плоская стенка - student2.ru Плоская стенка - student2.ru Плоская стенка - student2.ru Плоская стенка - student2.ru Плоская стенка - student2.ru Плоская стенка - student2.ru Плоская стенка - student2.ru Плоская стенка - student2.ru Плоская стенка - student2.ru

d1
d2
dn
tЖ1
tЖ2
tC1
tC2
tC3
tcn
tC(n+1)
l1
l2
ln
Плоская стенка - student2.ru Плоская стенка - student2.ru
t
Жидкость 1
Жидкость 2
2) Затем теплота теплопроводностью переносится поочередно от одной поверхности стенки к другой, которая характеризуется коэффициентом теплопроводности l(l1,…,ln).

Рисунок 10.1 - Распределение температур при теплопередаче через многослойную плоскую стенку
3) И, наконец, теплота опять путем конвективного теплообмена передается от поверхности стенки к холодной жидкости tж2. Этот процесс характеризуется коэффициентом теплоотдачи a2.

При стационарном режиме плотность теплового потока во всех трех процессах одинакова и может быть записана следующим образом:

1. по закону Ньютона - Рихмана

Плоская стенка - student2.ru ,

2. по закону Фурье

Плоская стенка - student2.ru ,

3. по закону Ньютона - Рихмана

Плоская стенка - student2.ru ,

где Плоская стенка - student2.ru и Плоская стенка - student2.ru - термическое сопротивление внешней теплоотдачи соответственно от горячего теплоносителя к стенке и от стенки к холодному теплоносителю.

Из вышеприведенных уравнений составив систему уравнений:

Плоская стенка - student2.ru ,

и сложив правые и левые части, получим уравнения теплопередачи через многослойную плоскую стенку:

Плоская стенка - student2.ru

или

Плоская стенка - student2.ru ,

где Плоская стенка - student2.ru - температурный напор, заданный условиями задачи;

Rk - термическое сопротивление теплопередачи от горячего теплоносителя к холодному.

Величина, обратная Rk, называется коэффициентом теплопередачи К:

Плоская стенка - student2.ru ,

Коэффициент теплопередачи К характеризует интенсивность процесса теплопередачи от горячего теплоносителя к холодному через разделяющую их стенку.

Тогда уравнение теплопередачи можно записать:

Плоская стенка - student2.ru или Плоская стенка - student2.ru

Граничные температуры определяются из (3.4):

Плоская стенка - student2.ru ,

Очевидно, что для однослойной плоской стенки формулы справедливы, где Плоская стенка - student2.ru , Плоская стенка - student2.ru , tc(n+1)=tc2.

Наши рекомендации