Теплопередача и теплоотдача

Теплота переносится от горячего теплоносителя к стенке (это теплоотдача), через стенку (теплопроводность) и от стенки к холодному теплоносителю (теплоотдача). В целом этот весь процесс называется теплопередачей (рисунок 1.13).

Рисунок 1.13 – Схема процесса теплопередачи от горячего теплоносителя к холодному чрез плоскую стенку.

Если процесс стационарный, то имеется равенство тепловых потоков:

. (1.26)

Изменение температур в направлении переноса теплоты:

Уравнение теплоотдачи от пара к стенке имеет вид:

. (1.27)

где – коэффициент теплоотдачи от пара к стенке.

Коэффициент теплоотдачи показывает, какое количество теплоты переносится за единицу времени через единицу поверхности от теплоносителя к стенке или наоборот, когда разность температур теплоносителя и стенки равна 1 ⁰С.

, (1.28)

где – толщина загрязнений;

– коэффициент теплопроводности материала загрязнений.

Уравнение теплоотдачи от стенки к нагреваемой жидкости:

. (1.29)

В целом:

, (1.30)

где – коэффициент теплопередачи.

Теплопередача – это перенос теплоты от горячего теплоносителя к холодному через стенку. Коэффициент теплопередачи показывает, какое количество теплоты передается от горячего теплоносителя к холодному через единицу поверхности в единицу времени, когда разность температур между теплоносителями равна 1 ⁰С.

Движущая сила теплопередачи – это разность между температурами теплоносителей. Исключим из уравнений (1.27 – 1.30) неизвестные температуры стенок и .

; ; .

Сложим левые и правые части уравнений с учетом (1.26):

. (1.31)

Сравниваем уравнения (1.31) и (1.30) и получаем уравнение аддитивности термических сопротивлений:

(1.32)

Общее сопротивление теплопередачи равно сумме сопротивлений теплоотдачи и и термическому сопротивлению многослойной стенки .

. (1.33)

Для того, чтобы рассчитать коэффициент теплопередачи, необходимо рассчитать коэффициенты теплоотдачи. Их рассчитывают по критериальным уравнениям (см. ниже).