Для практики наибольший интерес представляет случай конвективного теплообмена между твердым телом и соприкасающейся с ним жидкостью или газом. (Например радиатор автомобиля, батарея отопления дома, холодильник, отопление кабины и т. д.) Этот процесс называется конвективной теплоотдачей или просто теплоотдачей.

Процесс конвективной теплоотдачи имеет наиболее широкое в тепловых машинах и аппаратах и является весьма сложным. Он зависит от многих факторов, основными из которых являются

Коэффициентом теплоотдачи называется физическая величина, которая характеризует интенсивность теплоотдачи при известном изменении температуры. Конвективный теплообмен между жидкостью и твердым телом называют теплоотдачей.

Физический смысл коэффициента теплопередачи, следующий: численно равен количеству тепла, которое передается от одной жидкости к другой через стенку площадью 1 при разности температур между теплоносителями в 1 К, за время 1 с.



Размерность ( )

Установлено, что коэффициент теплоотдачи зависит от многих факторов: вида и режима движения жидкости, ее физических свойств(скорость потока, вязкость, плотность, коэффициент теплопроводности, теплоёмкость), размеров и формы стенки, шероховатости стенки.

11)Теплопередача как сложный вид теплообмена. Уравнение теплопередачи. Коэффициент теплопередачи, его физический смысл, размерность, расчёт.

Как правило, теплообмен протекает одновременно посредством двух, а чаще трех простых видов теплообмена. Такой теплообмен называется сложным.

Теплопередача - это сложный вид теплообмена, при котором теплота передается от одной подвижной горячей среды к другой подвижной холодной среде через твердую стенку

При этом в передаче теплоты одновременно принимают участие все виды теплообмена - теплопроводность, конвекция и излучение.

При теплопередаче процесс переноса тепла протекает в 3 этапа:

• 
  на 1 - тепло передается за счет конвективного теплообмена и излучения от первого теплоносителя к стенке;
  
• 
  на 2 - тепло передается за счет теплопроводности через твердую стенку (одно - или многослойную);
  
• 
  на 3 - тепло передается за счет конвективного теплообмена и излучения ко второму теплоносителю.
  

---

Основное уравнение теплопередачи



Коэффициентом теплопередачи

1)через плоскую стенку является физическая величина (K) равная:



2)Линейным коэффициентом теплопередачи через стенку в виде цилиндра является физическая величина (kl) равная:



где d1— внутренний диаметр цилиндра, d2— внешний диаметр цилиндра.

3)Линейным коэффициентом теплопередачи через стенку в виде шара является физическая величина (ksh) равная:



Размерность ( )

Физический смысл коэффициента теплопередачи: Коэффициент теплопередачи показывает, какое количество тепла в Дж переходит в 1с от более нагретого тела к менее нагретому через поверхность теплообмена в 1м2 при средней разности температур равной 1 град.

(НА ВСЯКИЙ случай!!)

Коэффициент теплоотдачи α характеризует процесс передачи тепла от некоторого теплоносителя (жидкость или газ) к твердой стенке. Определяется параметрами данного теплоносителя (режим течения, скорость, теплофизические характеристики типа плотности, вязкости и теплопроводности), а также характеристиками той части стенки, которая омывается данным теплоносителем (характерный размер, наличие оребрения и. д.) .

Коэффициент теплопередачи k характеризует процесс передачи тепла между двумя теплоносителями через разделяющую их твердую стенку. Определяется коэффициентами теплоотдачи обоих теплоносителей и параметрами теплопередающей стенки (ее толщина и теплопроводность).

Разница между теплоотдачей α и теплопередачей k состоит в следующем. Суммарный перенос тепла складывается из нескольких стадий: стадия теплопереноса в первой среде, стадия теплопереноса от первой среды к стенке, стадия теплопереноса в самой стенке, стадия теплопереноса от стенки ко второй среде, стадия теплопереноса во второй среде. Коэффициенты теплоотдачи описывают отдельные стадии этого суммарного теплопереноса на стадии среда-стенка. А коэффициент теплопередачи описывает суммарный теплоперенос в целом со всеми его стадиями. По этой причине вначале всегда рассчитываются коэффициенты теплоотдачи α, а затем через них рассчитывается коэффициент теплопередачи k.

---

12. Взаимные направления движения теплоносителей. Определение средней движущей силы процесса теплопередачи при различных взаимных направлениях теплоносителей.

Движущей силой тепловых процессов является разность температур сред, при наличии которой тепло распространяется от среды с большей температурой к среде с меньшей температурой. При теплопередаче от одного теплоносителя к другому разность между температурами теплоносителей не сохраняет постоянного значения вдоль поверхности теплообмена, и поэтому в тепловых расчетах, где применяется основное уравнение теплопередачи (3.2) или (3.3) к конечной поверхности теплообмена, необходимо пользоваться средней разностью температур Δtcp. Средняя разность температур зависит от температуры тепло-носителей и их взаимного направления.

Существуют следующие схемы движения теплоносителей: прямоток, при котором теплоносители движутся в одном и том же направлении; противоток, при котором теплоносители движутся в противоположных направлениях, и перекрестный ток, при котором теплоносители движутся по отношению друг к другу во взаимно перпендикулярных направлениях.



13. Классификация теплообменных аппаратов. Кожухотрубчатые теплообменники. Разновидности конструкций, области применения.

Теплообменными аппаратами(теплообменниками) называются устройства, предназна­ченные для обмена теплотой между греющей и обогреваемой рабочими средами. 

Теплообменные аппараты подразделяются на несколько групп в зависимости от:

• 
  типа взаимодействия сред (поверхностные и смесительные);
  
• 
  типа передачи тепла (рекуперативные и регенеративные);
  
• 
  типа конструкции;
  
• 
  направления движения теплоносителя и теплопотребителя (одноходовые и многоходовые).
  

Наиболее наглядно классификация теплообменных аппаратов представлена на следующем изображении (если нужно увеличить картинку, то просто кликните по ней):

---

По типу взаимодействия сред

• 
  Поверхностные
  

Теплообменные аппараты данного вида подразумевают, что среды (теплоноситель и теплопотребитель) между собой не смешиваются, а теплопередача происходит через контактную поверхность – пластины в пластинчатых теплообменниках или трубки в кожухотрубных.

• 
  Смесительные
  

Кроме поверхностных теплообменников используются агрегаты, в основе эксплуатации которых лежит непосредственный контакт двух веществ.

К смесительным теплообменникам относятся:

• 
  паровые барботеры;
  
• 
  сопловые подогреватели;
  
• 
  градирни;
  
• 
  барометрические конденсаторы.
  

По типу передачи тепла

• 
  Рекуперативные
  

В данном виде устройств теплопередача происходит непрерывно через контактную поверхность. Примером такого теплообменного аппарата является пластинчатый разборный теплообменник.

• 
  Регенеративные
  

Отличаются от рекуператоров тем, что движение теплоносителя и теплопотребителя имеют периодический характер. Основная область применения таких установок – охлаждение и нагрев воздушных масс.

Установки с подобным типом действия нужны в многоэтажных офисных зданиях, когда теплый отработанный воздух выходит из здания, но его энергию передают свежему входящему потоку.
По типу конструкции

Вариаций конструкций теплообменных аппаратов очень много. Их выбор и подбор конкретной модели зависит от большого количества условий эксплуатации и технических характеристик:

• 
  мощность теплообменника;
  
• 
  давление в системе;
  
• 
  тип сред (агрессивные или нет);
  
• 
  рабочие температуры;
  
• 
  прочие требования.
  

По направлению движения сред

• 
  Одноходовые теплообменники
  

В данном виде агрегатов теплоноситель и теплопотребитель пересекают внутренний объем теплообменника однократно по кратчайшему пути. Наглядно это показано в следующем видео:

Подобная схема движения в ТО используется в простых случаях, когда не требуется повышать теплоотдачу от теплоносителя хладогенту. Кроме того, одноходовые теплообменники требуют более редкого обслуживания и промывки, так как на внутренних поверхностях скапливается меньше отложений и загрязнений.

• 
  Многоходовые теплообменники
  

---

Применяются, когда рабочие среды плохо отдают или принимают тепло, поэтому КПД теплообменного аппарата увеличивают за счет более длительного контакта теплоносителя с пластинами агрегата.

Кожухотрубные теплообменники - это аппараты, которые используются для передачи тепловой энергии между двумя рабочими жидкостями – горячей и холодной. Суть теплообмена заключается в передаче тепловой энергии от теплоносителя, движущейся по трубам теплообменника, холодной рабочей среде которая движется в противоположном направлении в полости корпуса. В процессе перемещения нагретая жидкость отдает тепло холодной через стенки теплообменных труб.

Область применения. Основным потребителем кожухотрубных теплообменников являются жилищно-коммунальные службы. Аппараты широко используются для комплектации инженерных коммуникаций. Теплосети активно применяют устройства для обеспечения горячего водоснабжения. По возможности, обустраиваются индивидуальные тепловые пункты, эффективность которых значительно выше, чем эффективность централизованных магистралей.

Кожухотрубные преобразователи тепловой энергии получили широкое распространение в нефтеперерабатывающей отрасли, химическом и газовом секторах. Востребованы аппараты и в теплоэнергетике. Кроме того, устройства незаменимы в пивоваренной и пищевой промышленности. Нередко кожухотрубчатые теплообменники используются в качестве конденсаторов, утилизаторов тепловой энергии отработанных газов и подогревателей.

Разновидность. В настоящее время самое широкое распространение получили следующие типы теплообменных аппаратов:

• 
  со встроенными трубными решетками. Конструкция таких устройств предусматривает жесткую сцепку всех деталей и узлов, входящих в состав агрегата. Основная область использования эти установок нефтеперерабатывающая и химическая промышленность. Такие теплообменники составляют 75% рыночных предложений. У рассматриваемого типа кожухотрубных теплообменников решетки труб приварены к внутренней поверхности кожуха, а тубы прочно скреплены с решетками. Такая компоновка обеспечивает надежную фиксацию и лишает элементы конструкции возможности свободного перемещения внутри кожуха;
  
• 
  с температурным компенсатором. Такие кожухотрубные аппараты с помощью продольной деформации или благодаря особым упругим вставкам, расположенных в расширителе возмещают тепловое расширение. Такая конструкция относится к классу полужестких;
  
• 
  с плавающей головкой. Под плавающей головкой имеется ввиду подвижная трубная решетка. Такая решетка имеет возможность свободного перемещения по системе вместе с крышкой. Аппарат отличается высокой стоимостью, однако этот недостаток полностью компенсируется высокой производительностью и надежностью;
  
• 
  С U-образной формой труб. В таких конструкциях оба конца трубы привариваются к одной решетке. Радиус изгиба трубы должен быть не менее 4 его диаметров. Такое конструктивное решение позволяет трубам свободно удлиняться;
  
• 
  С комбинированным наполнением. Конструкция таких аппаратов предусматривает наличие компенсатора. Кроме того, в их состав входит встроенная плавающая головка.
  

---

Смотрите также файлы

• Протокол 10 04.docx

• Предмет исследования механические свойства полиэтиленовых пакетов. Цель исследование механических свойств полиэтиленовых пакетов.pptx

• Внеклассное мероприятие по биологии Планета Зоологическая.doc

• Утверждаю начальник 11опс.doc

• Письменное задание replace the abstracts of the letter in the correct order.docx