2. Методические указания

Среди процессов переноса тепла один из наиболее распространенных в инженерной практике является процесс передачи тепла от горячего теплоносителя к холодному через разделительную стенку (процесс теплопередачи). Тепловой поток от горячего теплоносителя с расходом G1 и начальной температурой t1 передается через стенку, толщиной к холодному продукту в аппарате в количестве G2 и начальной температурой t2. Таким образом, процесс теплопередачи состоит из процесса теплоотдачи потока от горячего теплоносителя к поверхности стенки, процесса переноса тепла через стенку и процесса теплоотдачи от поверхности стенки к холдному теплоносителю. В процессе передачи тепла на поверхности стенки устаавливаются температуры,равные . В обоих теплоносителях в слое, прилежащем к стенке, формируется тепловой пограничный слой, в котором температура жидкости переменна и изменяется от ее значения в ядре потока и до значения температур на поверхностях стенки. Плотность теплового потока в процессах теплоотдачи определяется по закону Ньютона-Рихмана

Тогда мощность теплового потока будет равна

где: F- площадь поверхности стенки, омываемая теплоносителями, . Коэффициент пропорциональности , называемый коэффициентом теплоотдачи, характеризует интенсивность процесса теплоотдачи. По физическому смыслу численно равен количеству тепла в Дж, которое отдается теплоносителем к стенке или от стенки к теплоносителю при площади 1 , при разности температур между жидкостью и стенкой в 1 К за время 1 с. Отсюда следует,что единица измерения коэффициента теплоотдачи будет или. Выражение для теплового потока в процессе теплопередачи имеет вид (основное уравнение теплопередачи)

а для мощности теплового потока

Коэффициент пропорциональности

Из уравнения видно, что коэффициент теплопередачи тесно связан с величинами коэффициентов теплоотдачи и термическим сопротивлением стенки. Конкретно, чем больше , и коэффициент теплопроводности материала стенки , тем больше величина и тем больше количество передаваемого тепла. Физический смысл коэффициента теплопередачи следующий: численно равен количеству тепла, которое передается от одной жидкости к другой через стенку площадью 1 при разности температур между теплоносителями в 1 К, за время 1 с. Поэтому единицей измерения является или . Величина разностей температур является движущей силой процессов теплопередачи или температурным напором. Следует отметить, что обычно в инженерной практике при тепловом расчете и проектировании теплообменной аппаратуры величины коэффициентов теплоотдачи по постановке задачи неизвестны. Поэтому, определение коэффициентов теплоотдачи является одной из основных задач теории теплообмена. Знание коэффициентов теплоотдачи как при расчетах процесса теплоотдачи, так и при расчетах процесса теплопередачи, поскольку величины входят в коэффициент теплопередачи.