ОСНОВЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ И ЭНЕРГОАУДИТА

ОБЩИЙ ИЛИ СЛОЖНЫЙ ТЕПЛООБМЕН

Разделение общего процесса переноса теплоты на элементарные явле­ния: теплопроводность, конвекцию и тепловое излучение - производится в основном из методологических соображений. В действительности же эти явления протекают одновременно, влияют друг на друга и такое совокуп­ное (совместное) воздействие носит название - общий или сложный тепло­обмен. Конвекция, например, часто сопровождается тепловым излучением, теплопроводность в пористых телах - конвекцией и излучением в порах, а тепловое излучение - теплопроводностью и конвекцией. Процесс переноса теплоты между потоком излучающего газа и стенкой также является со­вместным результатом действия конвективного теплообмена и теплового излучения.

В практических расчетах разделение таких сложных процессов на элементарные явления не всегда возможно и целесообразно. Обычно ре­зультат совокупного действия отдельных элементарных явлений приписы­вается одному из них, которое и считается главным. Влияние же остальных (второстепенных) явлений сказывается лишь на количественной характери­стике основного.

Так, например, при распространении теплоты в пористом теле в каче­стве основного явления принято считать теплопроводность, а влияние кон­векции и теплового излучения в порах учитывается соответственным уве­личением значения коэффициента теплопроводности.

В топках и газоходах теплогенерирующих и теплотехнологических установок всегда присутствует суммарный (общий) лучистый и конвектив­ный теплообмен. Однако в топках (за счет высоких температур топочных газов) лучистый или радиационный теплообмен преобладает над конвек­тивным теплообменом и поэтому тепловоспринимающие поверхности на­зывают радиационными поверхностями нагрева. В газоходах же теплогене - рирующих и теплотехнологических установок температура топочных газов ниже, чем в топке, и в них уже конвективный теплообмен преобладает над лучистым теплообменом, и поэтому тепловоспринимающие поверхности называют конвективными поверхностями нагрева.

Количественной характеристикой совокупного (суммарного или об­щего) теплового процесса является общий коэффициент теплоотдачи

_О6Щ _К + _Л,

Где aH учитывает совместное воздействие конвекции и теплопроводности, а aji учитывает действие только теплового излучения.

Если принять Тж - температура газа и Тс - температура тепловоспри - нимающей стенки, то каждой единице поверхности этой стенки передается теплота путем соприкосновения

Чк _к (Тж Тс)

И путем теплового излучения

Чл = Єпр с0 [(Тж / 100)4 - (Тс / 100)4].

Суммируя чк и чл, имеем:

Чобщ = Чк + Чл = aK (Тж - Тс) + Єпр с0 [(Тж / Ю0)4 - (Тс / Ю0)4].

Вынося разность (Тж - Т^ за скобки, получим основное выражение для расчета сложного или суммарного теплообмена:

(ТЖ /!00)4 -(ТС /Ю0)4

Т - Т

Жс

Последнее выражение можно записать и в форме:

Чобщ (ак + ал) (Тж Тс) аобщ (Тж Тс),

Где ак, ал - коэффициенты теплоотдачи конвекцией и излучением; аобщ - общий (суммарный) коэффициент теплоотдачи.

Коэффициент теплоотдачи излучением определяется по формуле

Ал = Єпр с0 - Ю-8 (Тж4 - Тс4)/(Тж - Тс) = Єпр с0 6,

Где єпр - приведенная степень черноты системы; с0 = 5,67 Вт/(м2 - К4); 6 - температурный коэффициент.

Если стенка омывается капельной жидкостью, например водой, тогда ал = 0 и аобщ = ак. Значение 6 зависит только от температур Тж и Тс. Значе­ние Єпр выбирается согласно степени черноты системы.

Обозначим (Тж + Тс)/2 = Тт. Тогда при 0,9 < Тж/Тс < ^ температурный коэффициент 6 и коэффициент теплоотдачи излучением ал определятся из выражений:

6 и 0,04-(Тт/Ш0)3, ал = 0,04 єпр с0 (Тт/Ю0)3.

При таком допущении ошибка расчетов не превышает! %.

В случае, если в качестве основного принят процесс теплового излу­чения, расчетная формула суммарной теплоотдачи будет иметь вид

Чобщ = (Єк + Єпр)-с0 [(Тж /Ш0)4 - (Тс /Ю0)4].

Участие в процессе конвективного теплообмена здесь учитывается увеличением приведенной степени черноты системы за счет Єк, равного

Єк = ак / (с0 6).