Единая формула теплопередачи через стенки классической формы

Формулы по расчету теплопередачи через плоскую, цилиндрическую и шаровую стенки можно объединить и записать в виде

,

где – толщина стенки, м; – коэффициент теплопроводности стенки, Вт/(м·К); – площади внутренней и наружной поверхностей теплообмена, м²; – средняя между площадь, м²; – коэффициент теплоотдачи на внутренней поверхности, Вт/(м²·град); – коэффициент теплоотдачи на внешней поверхности, Вт/(м²·град); – термическое сопротивление теплопередачи стенки площадью F, град/Вт.

Термическое сопротивление теплопередачи стенки, учитывающее площади поверхностей теплообмена, равно

,

где – термическое сопротивление теплоотдачи от первого флюида к стенке; – термическое сопротивление теплопроводности плоской стенки; – термическое сопротивление теплоотдачи от стенки к второму теплоносителю.

Для вывода частных формул теплопередачи через стенки простейшей или классической формы необходимо в единую формулу подставить следующие значения площадей:

— плоская стенка ;

— цилиндрическая стенка ; ; ;

— шаровая стенка ; ; .

Использование в расчетах единой формулы теплопередачи позволяет разработать универсальную процедуру расчета теплопередачи через стенки классической формы. Кроме этого единую формулу расчета теплопередачи можно использовать для приближенного расчета теплопередачи через стенки сложной неклассической формы. При этом сложную конфигурацию стенки моделируют (заменяют) стенкой простой формы, выполняя равенство площадей поверхностей теплообмена. Например, толстостенный контейнер в форме параллелепипеда с, приблизительно одинаковыми линейными размерами, моделируют шаровой стенкой, толстостенную трубу квадратного или прямоугольного поперечного сечения моделируют цилиндрической стенкой.