Основы теплообмена. Основное уравнение теплопередачи.
Теплопроводность – это процесс передачи тепла внутри тела от одних молекул к другим, вследствие их движения и взаимного соприкосновения. Основными кинетическими характеристиками процесса теплопередачи являются средняя paзность температур, коэффициент теплопередачи, количество передаваемой теплоты (от этой величины зависят размеры теплообменного аппарата). Связь между количеством передаваемой теплоты и площадью поверхности теплообмена определяется основным уравнением теплопередачи
dQ = K F Δt dτ,
которое для установившегося процесса имеет вид
Q = K F Δtcp,
где dQ – количество переданной теплоты;
Колличество теплоты, передаваемое в единицу времени через единицу поверхности теплообмена, называют удельной тепловой нагрузкой, или плотностью теплового потока.
К – коэффициент теплопередачи между средами;
F – площадь поверхности теплообмена;
Δt – разность температур между средами – движущая сила процесса;
dτ – продолжительность процесса.
Коэффициент теплопередачи показывает, какое количество теплоты (кДж) передается от одного теплоносителя к другому через разделяющую их стенку площадью 1 м2 в течение 1 ч при разности температур между теплоносителями 1°С.
Площадь поверхности теплообмена (теплопередачи) аппарата определяется по формуле F = Q / KΔtсмτ.
Чтобы воспользоваться уравнением, необходимо знать количество переданной теплоты, которое определяется из теплового баланса, среднюю
разность температур и коэффициент теплопередачи между средами. При нагревании жидкости или газа:
G– количество нагреваемой жидкости или газа; –начальная и конечная температура нагреваемой среды; х1= 1,03-1,05– коэффициент, учитывающий потери тепла теплообменником в окружающую среду при нагревании.
При охлаждении жидкости или газа:
Х2= 0,95-0,97
При испарении кипящей жидкости или конденсации пара:
При конденсации пара с последующим охлаждением полученного конденсата от температуры конденсации tк до температуры продукта t: