Файл: РР теплотехника методичка и рассчёты.doc

3) И, наконец, теплота опять путем конвективного теплообмена передается от поверхности стенки к холодной жидкости . Этот процесс характеризуется коэффициентом теплоотдачи.

Рис.9. Распределение температур при теплопередаче через многослойную плоскую стенку

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

1) по закону Ньютона – Рихмана:

,

2) по закону Фурье:

(37)

3) по закону Ньютона – Рихмана:

,

где и– термическое сопротивление внешней теплоотдачи соответственно от горячего теплоносителя к стенке и от стенки к холодному теплоносителю.

Из вышеприведенных уравнений, составив систему уравнений:

(38)

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

или

(39)

где - температурный напор, заданный условиями задачи;

–термическое сопротивление теплопередачи от горячего теплоносителя к холодному.

Величина, обратная , называется коэффициентом теплопередачи :

(40)

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

Тогда уравнение теплопередачи можно записать:

(41)

Граничные температуры определяются из (38):

(42)

О

(43)

Порядок расчета теплопередачи плоских стенок

1. Определение коэффициента теплопередачи

Коэффициент теплопередачи находим по общей формуле (40):

,

где n – число слоев стенки

2. Определение плотности теплового потока

Плотность теплового потока через плоскую многослойную стенку находим по формуле (41):

3. Определение температуры поверхностей слоев

Температуры на границе слоев находим из системы (38) или (42):

4. Построение температурного графика R,t

Построение температурного графика позволит убедиться в правильности нашего решения, т.е. значения температур стенки иможно определить графическим способом. При построении графика по оси абсцисс в масштабе (в порядке расположения слоев) откладываются значения их термических сопротивлений восстанавливаются перпендикуляры. На крайних из них также в масштабе, откладываются значения наружных температуриПолученные точки соединяются прямой, т.к. внутри каждого слоя температура изменяется по прямой. Для многослойной стенки изменение температуры представляет собой ломаную линию. Точки пересечения полученной прямой АС со средними перпендикулярами дают значения искомых температури.

Рис. 10.Графический способ определения промежуточных температур и

5.Построение температурного графика х,t

Построение графика аналогично вышеизложенному, но по оси абсцисс откладываются в масштабе толщины слоев.

Рис. 11.Температурный график в координатах х-t

Тема.2. Теплопередача через цилиндрические стенки

Задача

Паропровод с наружным диаметром d и внутренним диаметром d покрыт двумя слоями тепловой изоляции с наружными диаметрами d и d. Внутренний слой выполнен из материала с коэффициентом теплопроводности λ = 0,065 наружный – из материала сλ₃ = 0,08 .Коэффициент теплопроводности стенки паропроводаλ. Температура пара t и окружающего воздуха t. Коэффициенты теплоотдачи от пара к стенке α; от стенки к воздуху - α.

Определить линейный коэффициент теплопередачи k_l, линейную плотность теплового потока q_l,общее линейное термическое сопротивление теплопередачи и температуры всех поверхностей. Построить температурный график в r,t - координатах.

Примечание: задачу решать при условии, что длина паропровода значительно больше его толщины; лучистым теплообменом пренебречь. Исходные данные для расчетов принимать по табл. 4.

Исходные данные

Таблица 4