А) Однослойная стенка
Передача теплоты от одной среды (жидкости или газа) к другой через разделяющую их твердую стенку любой форма называется теплопередачей. Теплопередача включает в себя теплоотдачу от более горячей жидкости к стенке, теплопроводность в стенке, теплопередачу от стенки к более холодной среде.
Вначале рассмотрим теплопередачу через однослойную стенку.
Пусть плоская безграничная однослойная стенка имеет толщину δ (рис.5). Задан коэффициент теплопроводности λ. Граничными условиями Ш рода заданы температуры сред tж1 и tж2, а такте коэффициенты теплоотдачи α1 и α2. Величины tж1, tж2, α2, α1 постоянны и не меняются вдоль поверхности, что дает основании считать, что температура меняется только в направлении оси Ох.
При заданных условиях необходимо найти тепловой поток от горячей жидкости к холодной и температуры на поверхности степени t1 и t2.
Рис.5. Однослойная
плоская стенка. Г.У. Ш рода.
При стационарном тепловом режиме плотность теплового потока, передаваемого теплоотдачей, от горячей среды к стенке, равна плотности теплового потока, передаваемого теплопроводностью, через стенку и равна плотности теплового потока, передаваемого теплоотдачей, от стенки к нагреваемой среде.
Тогда, используя уравнения (20 и 30), запишем
(35)
Уравнения (35) запишем в виде:
(36)
Просуммировав (36), получим:
( )
Отсюда плотность теплового потока, Вт/м2
(37)
Обозначим:
, (38)
К - коэффициент теплопередачи.
Коэффициент теплопередачи К характеризует интенсивность передачи теплоты от одной жидкости к другой через разделяющую их стенку и численно равен количеству теплоты, которое передается через единицу поверхности стенки в единицу времени при разности температур между жидкостями в один градус.
С учетом (38) уравнение (37) можно записать в виде
(39)
Величина, обратная коэффициенту теплопередачи, называется термическим сопротивлением теплопередачи:
(40)
Термическое сопротивление теплопередачи складывается из частных термических сопротивлений:
R1 = 1/α1 - термическое сопротивление теплоотдачи от горячей жидкости к стенке;
Rc = δ/λ- термическое сопротивление теплопроводности стенки;
R2 = 1/α2 - термическое сопротивление теплоотдачи от поверхности стенки к холодной жидкости.
Если рассматривать теплопередачу через многослойную стенку, имеющую n слоев, то для нее
(41)
Отсюда коэффициент теплопередачи для многослойной стенки:
(42)
Плотность теплового потока для многослойной стенки:
(43)
Таким образом, уравнение (38) является частным случаем уравнения (43) при n = 1.
Тепловой поток Q , Вт, через поверхность F при теплопередаче равен:
(44)
Температуры поверхностей для однослойной стенки найдем из уравнений (36)
,
или
При теплопередаче через многослойную стенку температура на границе i и (i + 1) слоев найдется по уравнению:
(45)
А температура tn+1 при n слоях будет равна:
1.8. Стационарная теплопроводность цилиндрических стенок (qv = 0)
Дата добавления: 2016-01-18; просмотров: 1006;