Загальні відомості про теплообмін, рівняння теплопередачі

Теплова енергія, що утворюється при горінні органічного палива чи використанні електроенергії, витрачається на теплообмін з матеріалами або виробами, які піддаються тепловій обробці, а також з транспортуючими, теплообмінними пристроями, футеруванням пічних агрегатів та беззворотньо втрачається в навколишнє середовище з продуктами теплової обробки і димовими газами.

Процеси теплообміну є самими важливими у виробництві силікатних матеріалів тому, що від правильного використання знань про них в основному залежать якість та собівартість продукції.

Згадаємо, що теплота передається трьома способами: теплопровідністю, конвекцією та випромінюванням.

Теплопровідність – перенос теплоти шляхом безладного теплового руху мікрочасток, які безпосередньо стикуються друг з другом.

Конвекція – перенос теплоти обумовлений рухом і перемішуванням макроскопічних об’ємів газів або рідини.

Теплове випромінювання – процес розповсюдження електромагнітних коливань з довжиною хвиль 0,8-100 мкм обумовлений тепловим рухом атомів або молекул тіла що випромінює тепло.

У теплових агрегатах зустрічаються всі види передачі теплоти матеріалу,

але в кожному випадку переважає один із способів передачі теплоти. При температурі нижче 600⁰С і полум’яному обігріві печей переважає конвекційний спосіб передачі теплоти, при температурах вище 1000⁰С – випромінювання.

Кількість тепла, що передається від більш нагрітих тіл до менш нагрітих виражається основним рівнянням теплопередачі:

Q=К·(t₁- t₂)·F·τ, Дж (4.1)

Тепловий потік (кількість теплоти за одиницю часу):

Q=К·(t₁- t₂)·F, Вт (4.2)

Щільність теплового потоку (питомий тепловий потік):

Q=К·(t₁- t₂), Вт/м² (4.3)

де t₁, t₂ – температура тіл, що обмінюються теплом, ^оС;

F – поверхня теплообміну, м²;

τ – час теплообміну, с;

К – коефіцієнт теплопередачі, Дж/м²·с·град (Вт/м²·град) – показує, яка кількість теплоти передається в одиницю часу 1 м² поверхні нагріву при різниці температур тіл, що обмінюються теплом, в 1 град і товщині шару в 1 м. У загальному вигляді коефіцієнт теплопередачі виражається таким чином:

К= , (4.4)

де α_випр, α_конв – коефіцієнти тепловіддачі теплоти випромінюванням та конвекцією, Вт/м²·град;

s – товщина шару матеріалу, м;

λ – коефіцієнт теплопровідності матеріалу, Вт/м·град.

Величини: , , називають тепловими опорами, тому що вони сприяють зниженню температури.

В залежності від умов один або навіть два види теплообміну можуть бути відсутніми. В цих випадках коефіцієнт теплопередачі може дорівнювати:

К= + ; К= + ; К= + ; К= ; К= ; К=

В залежності від того міняється чи не міняється температура всіх точок системи з часом, тепловий потік зветься нестаціонарним або стаціонарним.

За допомогою рівняння теплопередачі можна розрахувати кількість теплоти, яка передається в системі від одного тіла другому любим способом.

Поиск по сайту: