2017-10-25
5791
Рассмотрим передачу теплоты через двухслойную цилиндрическую стенку (рис. 13.4).
Диаметры стенок d1, d2, d3. Коэффициенты теплопроводности отдельных слоев λ1 и λ2. Температура горячей среды tЖ1, холодной среды – tЖ2. Коэффициент теплоотдачи со стороны горячей среды α1, со стороны холодной – α2. Температуры поверхностей стенки – tС1, tС2, tС3. Контакт между слоями идеальный.
Рис. 13.4. Теплопередача через двухслойную цилиндрическую стенку
При установившемся тепловом режиме можно составить систему уравнений для удельного теплового потока:
(13.33)
Решая эту систему уравнений, получим уравнение для линейного удельного теплового потока через двухслойную стенку:
(13.34)
Уравнение длялинейного коэффициента теплопередачи примет вид:
, Вт /(м·К) (13.35)
Линейное термическое сопротивление теплопередачи находится по формуле:
, м·К/Вт (13.36)
Температуры tС1, tС2, tС3 находят, используя соответствующее уравнение системы (13.33).
Для определения температуры наружных поверхностей слоев 1 и 2 можно использовать уравнения (13.31) и (13.32):
|
|
|
(13.37)
(13.38)
Температуры между слоями можно найти из формул системы уравнений (13.33), используя уравнения теплопроводности для первого и второго слоёв:
(13.39)
(13.40)
13.4. Порядок выполнения работы
1) Получить у преподавателя исходные данные: тип и размеры стенки (для плоской – ширину, высоту и толщину; для цилиндрической – диаметры); материал слоев стенки; температуры теплоносителей tЖ1 и tЖ2; коэффициенты теплоотдачи α1 и α2.
2) Для заданных материалов слоев стенки определить коэффициенты теплопроводности λ1 и λ2, используя приложения 4, 5 и 6.
3) Определить коэффициенты теплопередачи:
а) для двухслойной плоской стенки по формуле (13.17);
б) для двухслойной цилиндрической стенки по формуле (13.32).
4) Определить термическое сопротивление теплопередачи:
а) для двухслойной плоской стенки по формуле (13.18);
б) для двухслойной цилиндрической стенки по формуле (13.33).
5) Найти удельный тепловой поток поформуле:
, Вт/м2 (13.34)
Для цилиндрической стенки в уравнении (13.34) удельный тепловой поток и коэффициент теплопередачи записываем с индексом «L»: qL и KL
6) Найти температуру наружных поверхностей стенки tC1 и tC3:
а) для двухслойной плоской стенки по формулам (13.20) и (13.21);
б) для двухслойной цилиндрической стенки по формулам (13.37) и (13.38).
7) Найти температуру поверхности между слоями tC2:
а) для двухслойной плоской стенки по формулам (13.23) или 13.24;
б) для двухслойной цилиндрической стенки по формулам (13.39) или (13.40).
13.5. Оформление отчета
Отчет по работе должен включать цель работы, задачи работы, результаты вычислений и поясняющие рисунки.
|
|
|
13.6. Контрольные вопросы
1. Какие способы переноса теплоты включает сложный теплообмен?
2. Из чего состоит процесс теплопередачи?
3. Из чего складывается полное термическое сопротивление при передаче теплоты через однослойную плоскую стенку?
4. Какие составляющие включает в себя уравнение удельного теплового потока для случая передачи теплоты через плоскую многослойную стенку?
