Основные понятия и определения. Способы переноса теплоты

Лекция №8. Тепловые процессы

План:

1. Основные понятия и определения. Способы переноса теплоты.

2. Тепловой баланс.

3. Основное уравнение теплопередачи. Пути интенсификации теплообмена.

4. Средний температурный напор.

5. Определение коэффициентов теплоотдачи. Критерии теплового подобия.

6. Устройство и основы расчета теплообменных аппаратов.

Тепловые процессы описываются теорией теплообмена.

Теплообмен – процесс переноса теплоты между телами имеющими различную температуру.

Движущей силой тепловых процессов является разность температур.

Тела, которые участвуют в процессе теплообмена, называют теплоносителями. Тело с более высокой температурой называют горячим теплоносителем, а с меньшей холодным теплоносителем.

В природе существует три способа переноса теплоты:

1-теплопроводность

2-конвекция

3-тепловое излучение.

Теплопроводностью называют процесс переноса теплоты за счет теплового беспорядочного движения микрочастиц, этот перенос происходит внутри твердых тел.

Конвекция – процесс переноса теплоты за счет движения и перемешивания достаточно крупных объемов газа или жидкости. Выделяют свободную и вынужденную конвекцию.

Движущей силой свободной конвекции является разность плотностей, которая вызвана, разностью температур.

Тепловое излучение – процесс переноса энергии в виде электромагнитных волн. В этом случае тепловая энергия превращается в лучистую, которая проходит через пространство, и затем сново превращается в тепловую при поглащении ее другим телом.

Согласно закона Стефана-Больцмана:

(1)

Т.е. количество теплоты излучаемое в единицу времени телом , Вт., пропорционально поверхности излучающего тела ,м. и абсолютной температуре этого тела в четвертой степени. В формуле С-коэффициент пропорциональности (лучеиспускания)

(2)

где Вт/м² К⁴ – коэффициент лучеспускания абсолютно черного тела, - степень черноты тела (табличное значение).

По закону Кирхгофа поглащающая способность и степень черноты равны между собой.

Тогда количество тепла, отданого телом с абсолютной температурой Т₁ окружающим его более холодным телам с температурой Т₂, находится как

(3)

где

- приведеная степень черноты системы

F – условная расчетная поверхность теплообмена, м².

Перечисленные виды передачи теплоты редко встречаются в чистом виде. В промышленности, как правило, теплота переносится комбинированным путем.

В промышленной практики основными являются следующие способы передачи теплоты:

-теплоотдача

-теплопередача

Теплоотдача – процесс переноса теплоты от жидкости к стенке и наоборот.

Теплопередача – процесс переноса теплоты от горячего теплоносителя к холодному через разделяющую их стенку.