Файл: Тепломассообмен Методические материалы для студентов Направление подготовки Теплоэнергетика и теплотехника Профиль Энергообеспечение предприятий Составитель доцент кафедры Энергетики и электротехнологии Артамонова Л..doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.01.2024
Просмотров: 129
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
; R, А – коэффициенты отражения и поглощения тела; 
– плотность падающего извне теплового излучения на тело.
Лучисто-конвективный теплообмен между двумя телами с температурами
и 
1) тепловой поток
,Вт, и его плотность 
, Вт/м2,
или
где
– коэффициент конвективной теплоотдачи, определенный без учета влияния лучистого теплообмена (рассчитывается по формулам для свободногоvили вынужденного движения среды); 
– коэффициент лучисто-конвективной теплоотдачи 
;
2) условный коэффициент теплоотдачи излучением, Вт/(м2·К),
Тема 7. Теплопередача. Теплообменные аппараты.
Основные понятия и определения. Уравнение теплопередачи. Коэффициент теплопередачи. Теплопередача через плоскую однослойную и многослойную стенку. Теплопередача через цилиндрическую однослойную и многослойную стенку, общее термическое сопротивление. Методы интенсификации теплопередачи.
Типы теплообменных аппаратов. Уравнение теплового баланса и теплопередачи. Основные схемы движения теплоносителей. Среднеарифметический и среднелогарифмический напоры. Основы теплового расчета рекуперативных теплообменных аппаратов. Методы интенсификации теплообмена в рекуперативных теплообменниках.
Основные формулы для решения задач
Теплопередача через плоскую стенку между двумя средами с температурами
и 
где k – коэффициент теплопередачи, Вт/м2·К.
Коэффициент теплопередачи для п-слойной стенки
где
и 
– коэффициенты теплоотдачи на внешних поверхностях стенки, Вт/м2·К.
Теплопередача через цилиндрическую стенку между двумя средами с температурами и tж2
Линейный коэффициент теплопередачи kl, в формуле для n-слойной стенки
где и – коэффициенты теплоотдачи на внутренней и внешней поверхностях стенки соответственно.
Тепловой баланс для теплообменного аппарата имеет вид:
G1∙cp1∙(t1'-t1") = G2∙cp2∙(t2"-t2')
Среднелогарифмическая разность температур в теплообменнике определяется
для теплообменников с прямотоком
для теплообменников с противотоком
Тема 8. Массоотдача
Основные закономерности тепло-массопереноса. Основные законы переноса теплоты и массы вещества в коллоидных капиллярно-пористых телах. Числа подобия тепло- и массопереноса. Внешний перенос теплоты и массы. Коэффициент переноса теплоты и вещества.
Основные формулы для решения задач
Движущая сила массообменных процессов может быть выражена в системе жидкость – жидкость разностью объемных концентраций вещества с единицей измерения кг/м3, а в системе газ – жидкость – разностью парциальных давлений компонента.
По закону Фика масса вещества mt, кг, прошедшего в процессе молекулярной диффузии через слой δ, м, пропорциональна площади поверхности слоя F, м2, изменению концентрации вещества ρ, кг/м3, по толщине слоя, времени τ, с, и обратнопропорциональна толщине слоя:
где D – коэффициент диффузии: количество вещества, диффундирующего через поверхность площадью 1 м2 в единицу времени при разности концентраций на расстоянии 1 м, равной единице, измеряется в м2/с.
Коэффициент диффузии Dгазов и паров в зависимости от давления р и температуры tопределяется по формуле
где
– коэффициент диффузии при нормальных физических условиях; 
– давление при нормальных физических условиях; п – показатель степени, который зависит от состава газовой смеси, например n=0,8 для смеси водяного пара и воздуха.
Уравнение массоотдачи
где
– плотность потока массы, кг/(м2·с); 
– коэффициент массоотдачи, отнесенный к разности концентраций диффундирующего вещества, м/с; 
–концентрация диффундирующего вещества у поверхности раздела фаз и вдали от нее, кг/м3; 
– относительная массовая концентрация диффундирующего вещества у поверхности раздела фаз и вдали от нее; R – газовая постоянная диффундирующего газа, Дж/(кг·К); T – cредняя температура пограничного слоя, К;
—парциальные давления диффундирующего вещества у поверхности раздела фаз и вдали от нее, Па.
Поток массы вещества i-ro компонента через площадь Fв единицу времени, кг/с,
Основные параметры процесса сушки определяются следующими соотношениями. Расход Wиспаряемой влаги, кг/с:
где L – расход сухого воздуха, находящегося во влажном воздухе, кг/с;
– начальное и конечное влагосодержание воздуха, кг влаги/кг сухого воздуха.
Расход сухого воздуха Lна Wкг испаренной влаги, кг сухого воздуха/с
где
– удельный расход сухого воздуха, кг сухого воздуха/кг влаги. Удельный расход сухого воздуха в сушилке
где
и 
– начальное и конечное влагосодержание воздуха.
Удельный расход теплоты в сушилке, кДж/кг испаряемой влаги,
Расход теплоты для нагревания воздуха, кВт,
где
i1и i2 – энтальпия влажного воздуха на входе в нагреватель и выходе из него, кДж/кг.
Количество влаги
испаряющейся с открытой поверхности, кг,
где F— площадь поверхности воды, м5;
– парциальное давление насыщенного водяного пара, Па; 
– парциальное давление пара в воздухе, Па;
– продолжительность процесса испарения, ч; с – коэффициент испарения, кг/(ч·м2·Па), определяется по формуле
здесь ω – скорость воздуха над поверхностью воды, м/с.
При смешивании воздуха двух состояний; состояния 1в количестве
кг, и состояния 2 в количестве 
, кг, – имеем следующие параметры образовавшейся смеси:
масса
или 
энтальпия
или 
влагосодержание
температура
в формулах
Коэффициент массоотдачи
,м/с, в процессе сушки можно определить из уравнения
где
Определяющие параметры: – длина поверхности испарения в направлении движения сушильного агента; 
– температура сушильного агента.
Значения c и n определяются в зависимости от числа Re:
Re 1–200 200–6000 6000–70 000
С 0,9 0,87 0,35
– плотность падающего извне теплового излучения на тело.Лучисто-конвективный теплообмен между двумя телами с температурами
и 1) тепловой поток
,Вт, и его плотность , Вт/м2, или
где
– коэффициент конвективной теплоотдачи, определенный без учета влияния лучистого теплообмена (рассчитывается по формулам для свободногоvили вынужденного движения среды); – коэффициент лучисто-конвективной теплоотдачи ;2) условный коэффициент теплоотдачи излучением, Вт/(м2·К),
Тема 7. Теплопередача. Теплообменные аппараты.
Основные понятия и определения. Уравнение теплопередачи. Коэффициент теплопередачи. Теплопередача через плоскую однослойную и многослойную стенку. Теплопередача через цилиндрическую однослойную и многослойную стенку, общее термическое сопротивление. Методы интенсификации теплопередачи.
Типы теплообменных аппаратов. Уравнение теплового баланса и теплопередачи. Основные схемы движения теплоносителей. Среднеарифметический и среднелогарифмический напоры. Основы теплового расчета рекуперативных теплообменных аппаратов. Методы интенсификации теплообмена в рекуперативных теплообменниках.
Основные формулы для решения задач
Теплопередача через плоскую стенку между двумя средами с температурами
и где k – коэффициент теплопередачи, Вт/м2·К.
Коэффициент теплопередачи для п-слойной стенки
где
и – коэффициенты теплоотдачи на внешних поверхностях стенки, Вт/м2·К.Теплопередача через цилиндрическую стенку между двумя средами с температурами
и tж2 Линейный коэффициент теплопередачи kl, в формуле для n-слойной стенки
где
и – коэффициенты теплоотдачи на внутренней и внешней поверхностях стенки соответственно. Тепловой баланс для теплообменного аппарата имеет вид:
G1∙cp1∙(t1'-t1") = G2∙cp2∙(t2"-t2')
Среднелогарифмическая разность температур в теплообменнике определяется
для теплообменников с прямотоком
для теплообменников с противотоком
Тема 8. Массоотдача
Основные закономерности тепло-массопереноса. Основные законы переноса теплоты и массы вещества в коллоидных капиллярно-пористых телах. Числа подобия тепло- и массопереноса. Внешний перенос теплоты и массы. Коэффициент переноса теплоты и вещества.
Основные формулы для решения задач
Движущая сила массообменных процессов может быть выражена в системе жидкость – жидкость разностью объемных концентраций вещества с единицей измерения кг/м3, а в системе газ – жидкость – разностью парциальных давлений компонента.
По закону Фика масса вещества mt, кг, прошедшего в процессе молекулярной диффузии через слой δ, м, пропорциональна площади поверхности слоя F, м2, изменению концентрации вещества ρ, кг/м3, по толщине слоя, времени τ, с, и обратнопропорциональна толщине слоя:
где D – коэффициент диффузии: количество вещества, диффундирующего через поверхность площадью 1 м2 в единицу времени при разности концентраций на расстоянии 1 м, равной единице, измеряется в м2/с.
Коэффициент диффузии Dгазов и паров в зависимости от давления р и температуры tопределяется по формуле
где
– коэффициент диффузии при нормальных физических условиях; – давление при нормальных физических условиях; п – показатель степени, который зависит от состава газовой смеси, например n=0,8 для смеси водяного пара и воздуха. Уравнение массоотдачи
где
– плотность потока массы, кг/(м2·с); – коэффициент массоотдачи, отнесенный к разности концентраций диффундирующего вещества, м/с; –концентрация диффундирующего вещества у поверхности раздела фаз и вдали от нее, кг/м3; – относительная массовая концентрация диффундирующего вещества у поверхности раздела фаз и вдали от нее; R – газовая постоянная диффундирующего газа, Дж/(кг·К); T – cредняя температура пограничного слоя, К;
—парциальные давления диффундирующего вещества у поверхности раздела фаз и вдали от нее, Па.Поток массы вещества i-ro компонента через площадь Fв единицу времени, кг/с,
Основные параметры процесса сушки определяются следующими соотношениями. Расход Wиспаряемой влаги, кг/с:
где L – расход сухого воздуха, находящегося во влажном воздухе, кг/с;
– начальное и конечное влагосодержание воздуха, кг влаги/кг сухого воздуха.Расход сухого воздуха Lна Wкг испаренной влаги, кг сухого воздуха/с
где
– удельный расход сухого воздуха, кг сухого воздуха/кг влаги. Удельный расход сухого воздуха в сушилке где
и – начальное и конечное влагосодержание воздуха.Удельный расход теплоты в сушилке, кДж/кг испаряемой влаги,
Расход теплоты для нагревания воздуха, кВт,
где
i1и i2 – энтальпия влажного воздуха на входе в нагреватель и выходе из него, кДж/кг. Количество влаги
испаряющейся с открытой поверхности, кг, где F— площадь поверхности воды, м5;
– парциальное давление насыщенного водяного пара, Па;
– парциальное давление пара в воздухе, Па;
– продолжительность процесса испарения, ч; с – коэффициент испарения, кг/(ч·м2·Па), определяется по формуле здесь ω – скорость воздуха над поверхностью воды, м/с.
При смешивании воздуха двух состояний; состояния 1в количестве
кг, и состояния 2 в количестве , кг, – имеем следующие параметры образовавшейся смеси:масса
или энтальпия
или влагосодержание
температура
в формулах
Коэффициент массоотдачи
,м/с, в процессе сушки можно определить из уравнения где
Определяющие параметры:
– длина поверхности испарения в направлении движения сушильного агента; – температура сушильного агента.Значения c и n определяются в зависимости от числа Re:
Re 1–200 200–6000 6000–70 000
С 0,9 0,87 0,35