Основное уравнение теплопередачи

Для расчёта теплообменных аппаратов широко используют кинетическое уравнение, которое выражает связь между тепловым потоком Q и поверхностью F теплопередачи, называемое основным уравнением теплопередачи: Q = KF∆t_срτ (5.2), где К – кинетический коэффициент (коэффициент теплопередачи, характеризующий скорость передачи теплоты); ∆t_ср – средняя движущая сила или средняя разность температур между теплоносителями (средний температурный напор) по поверхности теплопередачи; τ – время.

Для непрерывного процесса теплопередачи Q = KF∆t_ср (5.3).

Поскольку расчёт тепловых потоков, обычно проводят по уравнениям теплового баланса, то основное уравнение теплопередачи обычно используют для определения поверхности теплопередачи: F = Q/ (K∆t_срτ)

Наибольшую трудность вызывает расчёт коэффициента теплопередачи К, характеризующего скорость процесса теплопередачи с участием всех трёх видов переноса тепла. Физический смысл коэффициента теплопередачи вытекает из уравнения (5.3); его размерность:

[K] = , следовательно, коэффициент теплопередачи показывает, какое количество теплоты передаётся от горячего теплоносителя к холодному за 1 с через 1 м² стенки при разности температур между теплоносителями, равной 1 град.

Таким образом, чтобы рассчитать необходимую для проведения теплового процесса поверхность теплопередачи, нужно помимо движущей силы ∆t_ср определить коэффициент теплопередачи, значение которого зависит от ряда факторов, в том числе от вклада в общую скорость процессов переноса теплоты скоростей отдельных видов переноса – теплопроводности, теплового излучения, конвекции.