Движущая сила тепловых процессов. Движущей силой тепловых процессов является разность температур (тепловой напор)

Движущей силой тепловых процессов является разность температур (тепловой напор). Чем больше , тем быстрее идет процесс теплообмена.

Скорость теплового процесса можно описать как

,

где к – коэффициент пропорциональности, R – сопротивление теплопередаче.

При расчете процессов теплообмена и тепловых аппаратов необходимо знать величину Δ t. Однако в процессе теплообмена температуры сред меняются, следовательно, изменяется и величина Δ t, которая зависит от направлений относительного движения теплоносителя и нагреваемого материала и их свойств.

Движение может быть прямоточным, когда потоки движутся в одинаковом направлении, и противоточным, когда потоки движутся в противоположных направлениях. В некоторых случаях движение потоков может быть перекрестным.

Характер изменения температур различных сред при прямоточном и противоточном движении вдоль поверхности теплообмена проследим на рисунке 5.2.

На рисунке показан характер изменения температур теплоносителей при различной организации движения их вдоль поверхности теплообмена F. Здесь и – температуры более нагретого потока, и – температуры менее нагретого потока. Первый теплоноситель охлаждается от до , а второй нагревается от до .

Прямоток Противоток

Рисунок 5.2 – Характер изменения температур теплоносителей при различной

организации движения их вдоль поверхности теплообмена F

Средний температурный напор при прямотоке и противотоке определяют как среднюю логарифмическую разность температур по формуле:

,

где – наибольшая разность температур между теплоносителями;

– наименьшая разность температур между теплоносителями.

Если температуры теплоносителей изменяются незначительно, когда , среднюю разность температур можно вычислять как среднюю арифметическую

,

при этом ошибка не превышает 4 %.

(а) – прямоток; (б) – противоток; (в) – перекрестный ток

Рисунок 5.2, а – Характер изменения температур теплоносителя и материала

в зависимости от организации их взаимного перемещения

При перекрестном потоке теплоносителей (рис. 5.2, а) относительно поверхности теплообмена для определения t_т используют приведенную выше формулу с поправочным коэффициентом

.