ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Основные виды теплообмена из "Основы гидравлики и теплотехники " Многие тепловые установки представляют собой теплообменные аппараты, т. е. устройства, в которых одно тело (л-сидкость или газ) отдает теплоту другому. Работа таких аппаратов (паровых котлов, конденсаторов, отопительных батарей и т. п.) во многом зависит от з словий, в которых теплота от одного тела или его участка передается к другому. [c.145] На практике встречаются два случая 1) необходимо передать от одного тела другому определенное количество теплоты со значительной скоростью, например теплоту, полученную при сжигании топлива, быстрее передать жидкости, находящейся в котле 2) по возможности у.меньшить интенсивность теплообмена между телами, например уменьшить непроизводительные потери теплоты в окружающую среду паропроводами. Чтобы иметь возможность регулировать эти явления, необходимо знать законы передачи и распространения теплоты и учитывать факторы, влияющие на интенсивность теплообмена. [c.145] Различают теплопроводность, конвективный теплообмен и лучистый теплообмен. [c.145] Теплопроводность — процесс распространения теплоты внутри тела путем взаимного соприкосновения частиц. При этом кинетическая энергия хаотического движения молекул более нагретых участков частично передается молекулам менее нагретых участков. [c.145] В твердых телах распространение теплоты от более нагретых участков к менее нагретым возможно только теплопроводностью, так как в них при распространении теплоты отсутствует перемещение конечных масс. Рассмотрим распространение теплоты в однородном теле в виде стенки, ограниченной двумя параллельными плоскостями, площадь каждой из которых 5 (рис. 108). Считаем, что весь поток теплоты Q, подводимой к одной поверхности стенки, имеющей температуру Тх, проходит через тело и уходит наружу через противоположную поверхность, имеющую температуру Т . Если этот поток теплоты со временем не вызывает изменения температуры внутри стенки, то он называется стационарным потоком теплоты. Нестационарный поток теплоты неизбежно приведет либо к нагреванию, либо к охлаждению стенки. [c.145] Передача теплоты через цилиндрическую стенку имеет большое практическое значение, так как многие теплотехнические агрегаты имеют элементы в виде цнл гндрически.х труб. Графическая зависимость температуры концентрических поверхностей, расположенных внутри цилиндрической стенки, представляет собой логарифмическую кривую (рис, 109). [c.147] Теплопроводность через многослойную стенку. На практике часто используют многослойные стенки. Напри1 1ер, обхлуровка котла состоит из слоя огнеупорного кирпича, соприкасающегося с наиболее раскаленными частями топки, и наружного слоя красного кирпича. Металлические трубы с различными теплоносителями имеют с внешней стороны слой теплоизоляции, уменьшающий непроизводительное рассеяние теплоты в окружающую среду. При длительном использовании труб на их внутренних стенках образуется слой накипи, существенно влияющий на теплообмен трубы и жидкости, текущей по ней. В связи с этим рассмотрим теплопроводность многослойной стенки. [c.147] Пример 33. Определить, какое количество теплоты пепроизводительно теряется Б окружающую среду через 1 м - обмуровки котлоагрегата, состоящей из слоя шамотного кирпича толщиной 61 = 400 мм и слоя красно1 о кирпича толщиной 62= 250 мм, если температура внутренней обмуровки 1173 К, а наружной 335 К. [c.148] Пример 34. Стальной паропровод, наружный диаметр которого й% = 160 мм, а внутренний ёх = 120 мм. покрыт двухслойной изоляцией, состоящей лз асбеста толщиной 60 мм и войлока толщиной 20 мм. Коэффициент теплопроводности трубы = 58 Вт/(м-К). Температура внутренней поверхности паропровода Т1 = 673 К, а внешней поверхности изоляции = 323 К. Определить тепловые потерн 1 м паропровода и максимальную температуру внешнего слоя изоляции. [c.148] Конвективный теплообмен. Конвективный теплообмен представляет собой теплообмен между твердым телом и жидкостью (или газом), сопровождающийся одновременно теплопроводностью и конвекцией. [c.149] Явление теплопроводности в жидкости, как и в твердОхЧ теле, полностью определяется свойствами самой жидкости, в частности коэффициентом теплопроводности и градиентом температуры. [c.149] При конвекции перенос теплоты неразрывно связан с переносом жидкости. Это усложняет процесс, так как перенос жидкости зависит от характера и природы возникновения ее движения, физических свойств жидкости, формы и размеров поверхностей твердого тела и т. д. [c.149] Лучистый теплообмен. Лучистым теплообменом называют процесс передачи теплоты от одного тела к другому в фор. е лу-Ч1 стой энергии. В теплотехнике в условиях высоких температур теплооб.мен излучением имеет первостепенное значение. Поэтому современные теплотехнические агрегаты, рассчитанные на высокие температуры, максимально используют этот вид теплообмена. [c.150] В результате поглощения и излучения телами лучистой энергии происходит теплообмен между ними. [c.151] Количество теплоты, поглощаемое телом в результате лучистого теплообмена, равно разности между энергией, падающей на него, и излучаемой им. Такая разность отлична от нуля, если температура тел, участвующих во взаим1 ом обмене лучистой энергией, различна. Если температура тел одинакова, то вся сь с-тема находится в подвижном тепловом равновесии. Нои в этом случае тела по-прежнему излучают и поглощают лучистую энергию. [c.151] Энергию, излучаемую единицей поверхности тела в единицу времени, называют его нзлучательной способностью. Единица излучательной способности Вт/м -. [c.151] Если Л = 1, то 4=0 0, т. е. вся падающая энергия полностью поглощается. В этом случае говорят, что тело является абсолютно черным. Если / = 1,тоЛ=/5 = 0и угол падения лучей равен углу отражения. В этом случае тело абсолютно зеркально, а если отражение рассеянное (равномерное по всем направлениям) — абсолютно белое. Если 0 = 1, то А = R О и тело абсолютно прозрачное. В природе нет ни абсолютно черных, ни абсолютно белых, ни абсолютно прозрачных тел. Реальные тела могут лишь в какой-то мере приблизиться к одному из таких видов тел. [c.151] Поглощательная способность различных тел различна более того, одно и то же тело по-разному поглощает энергию различных длин волн. Одиако есть тела, для которых в определенном интервале длин волн поглощательная способность мало зависит от длины волны. Такие тела принято называть серыми для данного интервала длин волн. Практика показывает, что применительно к интервалу длин волн, используемых в теплотехнике, очень многие тела можно считать серыми. [c.151] Вернуться к основной статье