ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕПЛОПЕРЕДАЧА ТЕОРИЯ И ЕЕ ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ ЧИСЛОВЫЕ ПРИМЕРЫ

Передача тепла теплопроводностью через многослойную стенку [2]

Плоская стенка

Тепловой поток, преходящий через плоскую многослойную стенку, для каждого слоя которой характерен овой коэффициент теплопроводности (см. рис. 1), можно легко определить, если известны толщины слоев, соответствующие коэффициенты тепло­проводности. и температуры обеих поверхностей стенки. Количе­ство тепла, лроходящее через многослойную стенку, состоящую из п слоев толщиной 52, 53, .., м при коэффициентах тепло­проводности соответственно Х, Яз, ккал/м • час 'С, вы­

(8)

подпись: (8)Ражается следующим уравнением:

П —

Ккал/час.

Ц/---

51 1

Э2 , в3 .

1 5,1

Ах

Г У Л Лг Аз

1 *»

В уравнениях (8) и (9):

/х —температура внутренней поверхности первого слоя стенки, °С;

/3 —температура наружной поверхности второго слоя стенки, °С;

1 —температура наружной поверхности я-го слоя стенки, °С;

Хх —коэффициент теплопроводности первого слоя стенки, шал/м - час*°С;

Х2 —коэффициент теплопроводности второго слоя стенки,

Юхал/м • час-°С;

—коэффициент теплопроводности л-го слоя стенки,

Тал/м • час • °С;

% —толщина первого слоя стенки, м

8п— » п-ГО » » М

Т7 — сечение, нормальное к направлению теплового потока, м2 (числовой пример см. на стр. 429).

Следовательно, для плоской стенки, состоящей из двух слоев <л = 2),

Q _ —^ • (<1 — <з) ккал/час. (9)

V 51 I 52

Хі Х2

Вывод. Необходимо предположить, что для рассматриваемой много­слойной стенки не происходит потерь тепла через боковые поверхности (т. е. перпендикулярно к направлению теплового потока) и температура их с те­чением времени остается неизменной. Тогда через каждый слой стенки должно проходить одинаковое количество тепла По уравнению* (2а) оно будет равно

Для слоя 1

Для слоя 2

<2 =

И т. д.

Из этих уравнений іследует

подпись: и т. д.
из этих уравнений іследует
Для слоя 3

53

*

2" х,

• F

0-

«2

Х2

• І7

С1-

*3

* Г

Складывая эти уравнения, получаем

(10)

 

И отсюда

 

(и>

 

Легко понять, что эта формула для стенки, состоящей из п слоев, принимает вид уравнения (8).

 

Передача тепла теплопроводностью через многослойную стенку [2]

Для однослойной стенки (я= 1) уравнение (8) принимает вид уравнения (2а). На практике чаще всего встречаются стенки, которые состоят из одного слоя (п= 1), из двух (/г=2) или из трех слоев (п = 3, изолированная стенка).

Температура между отдельными слоями стенки определяется по вышеуказанным уравнениям. Так, температура между пер­вым и вторым слоями стенки (см. рис. 1)

Передача тепла теплопроводностью через многослойную стенку [2]

4 __ / Р * 51 о С',

12 ~~ 11 " ~

^

подпись: 4 / р * 51 о с',
12 ~~ 11 " ~
^

Между вторым и третьим слоями

подпись: между вторым и третьим слоями(12)

Или, используя уравнение (12),

Передача тепла теплопроводностью через многослойную стенку [2]

(13)

Таким же образом получается температура между третьим и четвертым слоями стенки: *

 

(13а)

 

Передача тепла теплопроводностью через многослойную стенку [2]

_ О

В этих уравнениях - г - означает количество тепла, проходящее

Г

За 1 час через 1 м2 поверхности. Между отдельными слоями пред­полагается полное соприкосновение, так как лишь в этом случае не произойдет температурного окачка на границе слоев (см. чис­ловой пример на стр. 431).

Цилиндрическая стенка

Стационарный тепловой поток через многослойную, состоя­щую из п слоев стенку трубы длиной 1 ж за 1 час (см- рис. 2),

Определяют по следующей формуле:

2,729(<,-*„+1)

0= —----------------- :--------------- :---------------------- :------- - — ккал/м ■ час,

1 , , 1 . , 1 1 й4 , , 1 . *«+1

____ й___ Лг ^2_____ "3___ (Н____________ ип ___________

(14)

Сообразно с этим через стенку, состоящую из двух слоев (я=2), пройдет следующее количество тепла:

(2 =--------- 2--7—--—-3-------- ккал/м •час (14а)

(см. числовой пример на стр. 433).

Вывод. Принимая обозначения, приведенные на рис. 2, для внутрен­него слоя многослойной стенки трубы по уравнению (4),

2,729 • X, й

<2 =-------------------- — /2) ккал/м • час.

16 т

Вследствие стационарности теплового потока через второй слой стенки трубы должно проходить такое же количество тепла ($:

<3= 2

1*~а~

А2

Через третий слой

2,729 • Х3

<2 = ---------------------- (<3 — и)- и Т. д.

- **

Из этих уравнений следует:

После сложения этих выражений получим *1 ~ = 2,729

Из этого уравнения определяем количество тепла, проходящее через 3 слоя стенки трубы длиной 1 ж за 1 час:

2,729(/1-М

<? = —------------------ --------------------------- ;---------------------------------------- --------------------------- ;---------------------------------------- — ккал/м • час.

1 . «о 1 из 1 в им

— • ~7~ +~Г" • "Г"

Ах «1 А2 а2 Аз “з

Бели распространить это уравнение на п слоев, то получим уравнение (141.

подпись: 
из этого уравнения определяем количество тепла, проходящее через 3 слоя стенки трубы длиной 1 ж за 1 час:
2,729(/1-м
<? = —- ; ; — ккал/м • час.
1 . «о 1 из 1 в им
— • ~7~ +~г" • "г"
ах «1 а2 а2 аз “з
бели распространить это уравнение на п слоев, то получим уравнение (141.
Температуры на границе отдельных слоев определяют по

Вышеприведенным уравнениям: между первым и вторым слоями (см. рис. 2)

<?18 —

2,729* ШИ у

TOC o "1-5" h z *■-*---------------- °С; (15)

Между вторым и третьим слоями устанавливается температура

(3----------------- = ^ ^-°С (16)

2,729 • X* '

Или, используя уравнение (15),

<, = /,------- — 1в — + — 1е —°С (17)

3 1 2,729 1*1 <*» + 8 <«,/

Таким же образом получается температура на границе (между третьим и четвертым слоями

Ь = ^ р - 1в А + _1_ 1ё А+_!_А °с. (18)

2,729 Х1 Ъ К Ъ ^ Хз ® а3) к

Формулы передачи тепла теплопроводностью справедливы для теплового, потока в обоих направлениях. Так, например, урав­нение (14) применимо как для расчета тепловых потерь трубы наружу, так и для расчета количества тепла, воспринятого' хо­лодной трубой. Если отношение диаметров будет равно 1, т. е. если диаметр ирубы несравнимо больше толщины стенки, то уравнение (14) принимает вид уравнения (8). Поэтому для тон­костенных труб большого диаметра вместо уравнения (14) мож­но также применять более простое уравнение (8) (числовой при­мер см. на стр. 433—435).

ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕПЛОПЕРЕДАЧА ТЕОРИЯ И ЕЕ ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ ЧИСЛОВЫЕ ПРИМЕРЫ

РАСЧЕТ РЕГЕНЕРАТОРОВ

Предположим, что с помощью регенератора необходимо подо­греть воздух в количестве Vв = 13000 нм3/час, температура кото­рого на входе составляет $в1 = 100° С, до температуры на выхо­де 8^2 = 1000°. …

Прямоточные и противоточные рекуператоры

Дан рекуператор, диаметр воздушных каналов которого йв = = 0,08 ж, а газовых — с1г =0,1 м. Каналы разделены шамотной стенкой толщиной 3 см. Через рекуператор за час проходит отхо­дящий …

РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕННИКОВ ВОДОПОДОГРЕВАТЕЛЬ

Точный метод. Водоподогреватель состоит из вертикальных стальных труб диам. в свету 30 мм и толщиной стенки 3 мм. Дли­на труб 2 м: снаружи их обогревают насыщенным паром 10,2 ата, что …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Контакты для заказов шлакоблочного оборудования:

+38 096 992 9559 Инна (вайбер, вацап, телеграм)
Эл. почта: inna@msd.com.ua