Виды теплообмена

Введение

На современном этапе экономического и социального развития страны требуется проведение целенаправленной энергосберегающей политики. В настоящее время для снабжения теплом всех отраслей народного хозяйства и коммунально-бытового сектора затрачивается примерно треть всех используемых в стране топливно-энергетических ресурсов. Поэтому рациональное использование теплоты в технологическом и теплоэнергетическом оборудовании, в строительной индустрии, системах теплогазоснабжения и вентиляции имеет первостепенное значение.

Принципы работы, проектирования и расчета теплоэнергетического и теплоиспользующего оборудования основаны на закономерностях теории тепломассообмена, который, наряду с технической термодинамикой, является теоретической базой теплотехники и теплоэнергетики.

Цель изучения дисциплины – обеспечить теоретическую и практическую подготовку студентов в области тепломассообмена, развить умение и привить навыки творческого использования основных закономерностей тепломассообмена при проектировании, строительстве и эксплуатации систем теплогазоснабжения, отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха, теплогенерирующих установок и строительных конструкций зданий.

ВИДЫ ТЕПЛООБМЕНА

Теория теплообмена представляет собой науку, которая изучает законы распространения и передачи теплоты между телами. Вместе с термодинамикой учение о теплообмене составляет теоретические основы теплотехники.

Различают три вида теплообмена: теплопроводность (или кондукция), конвекция и тепловое излучение.

Теплопроводностью называется перенос теплоты, возникающий при непосредственном соприкосновении между частицами тела.

В жидкостях наряду с теплопроводностью теплота может распространяться также путем перемещения и перемешивания между собой более или менее нагретых частиц самой жидкости. Такой вид распространения теплоты называется конвекцией. В целом явление передачи теплоты при соприкосновении стенки с жидкостью путем теп­лопроводности и дальнейшее распространение ее в жидкости за счет конвекции (а также процесс, протекающий в обратном направлении) называется конвективным теплообменом или теплоотдачей.

Тепловым излучением или лучеиспусканием, называется и перенос энергии в виде электромагнитных волн между двумя взаимно излучающими поверхностями. При этом происходит двойное прев­ращение энергии: тепловой энергии в лучистую на поверхности тела, излучающего теплоту, и лучистой энергии в тепловую на поверхности тела, поглощающего лучистую теплоту.

Частные процессы переноса теплоты — теплопроводность, конвекция и лучеиспускание — обычно происходят одновременно. Например, в топочных устройствах различных технологических установок конвективный перенос теплоты сопровождается тепловым излучением. В этом случае процесс переноса теплоты называется сложным теплообменом.

В теплообменных аппаратах, как правило, происходят одновременно различные виды теплообмена. Например, в паровом котле теплота передается от продуктов сгорания топлива к стенкам кипятильных труб путем излучений конвекции, через металл стенок труб теплота распространяется путем теплопроводности, и далее осуществляется процесс теплоотдачи кипящей воде или пару. Такой процесс переноса теплоты греющей среды через стенку к нагреваемой среде называется теплопередачей.

Многие процессы переноса теплоты сопровождаются переносом вещества — массообменном. Совместное протекание процессов теплообмена и массообмена называется тепломассообменом.

Контрольные вопросы

1. Назовите основные виды теплообмена.

2. Что называется теплопроводностью?

3. Что называется конвекцией?

4. Что такое конвективный теплообмен или теплоотдача?

5. Сформулируйте понятие «тепловое излучение».

6. Что такое сложный теплообмен?

7. Что называется теплопередачей?

8. Сформулируйте понятие «тепломассообмен».