Плоская стальная стенка толщиной δс омывается с одной стороны горячими газами с температурой tl, с другой стороны водой с температурой t2. Определить коэффициент теплопередачи К от газов к воде, удельный тепловой поток q и температуры обеих поверхностей стенки, если известны коэффициенты теплопередачи от газа к стенке α1 и от стенки к воде α2; коэффициент теплопроводности стали λс=58Вт/(м·К). Определить также все указанные выше величины, если стенка со стороны воды покрыта слоем накипи толщиной δн; коэффициент теплопроводности накипи λн=1Вт/(м·К). Для указанных вариантов построить эпюры температур от t1 до t2. Объяснить в чём заключается вред отложения накипи стальных поверхностях нагрева.
Контрольный вопрос. В чём различие между коэффициентами теплоотдачи и теплопередачи, и какова связь между ними.
Таблица 5 – Номера вариантов, включаемых в задание (задача) 5
Вариант
задания
8 2 6 93 3489 1050 170
Решение
Чистая стальная стенка
Коэффициент теплопередачи:
(1)
К=1193+0,00258+13489=90
Удельный тепловой поток:
(2)
90∙1050-170=79200
Значения температур на поверхности стенки:
(3)
1050-7920093=198,4°С
(4)
170+792003489=192,7°С
Рисунок 1 - Эпюра температур от t1 до t2 для однослойной плоской стенки.
Стенка со стороны воды покрыта слоем накипи
Коэффициент теплопередачи:
(5)
К=1193+0,00258+0,0061+13489=59
Удельный тепловой поток:
(6)
59∙1050-170=51920
Значения температур на поверхности стенки:
(7)
1050-5192093=491,7°С
(8)
491,7-519200,00258=489,9°С
(9)
170+519203489=184,9°С
Рисунок 2 - Эпюра температур от t1 до t2 для двухслойной плоской стенки.
Накипь является значительным термическими сопротивлением, что снижает коэффициент теплопередачи
. Слой накипи толщиной в по термическому сопротивлению эквивалентен слою стальной стенки. Помимо вреда от снижения теплопередачи, отложение накипи на стенке вызывает повышение её температуры, что может оказаться причиной пережога теплообменной поверхности.
В чём различие между коэффициентами теплоотдачи и теплопередачи, и какова связь между ними.
Согласно закону Ньютона - Рихмана тепловой поток в процессе теплоотдачи порпорционален площади поверхности теплообмена и разности температур поверхности и жидкости :
(10)
Коэффициент пропорциональности называется коэффициентом теплоотдачи, его единица измерения . Он характеризует интенсивность процесса теплоотдачи. Коэффициент теплоотдачи представляет собой количество теплоты, отдаваемое в единицу времени единицей поверхности при разности температур между поверхностью и жидкостью, равной одному градусу:
(11)
Коэффициент теплопередачи представляет собой количество теплоты, переданное в единицу времени через единицу поверхности стенки от одной жидкости к другой при разности температур между ними в один градус:
(12)
Разница между коэффициентом теплоотдачи и коэффициентом теплопередачи состоит в том, что суммарный перенос тепла складывается из нескольких стадий: стадия теплопереноса в первой среде, стадия теплопереноса от первой среды к стенке, стадия теплопереноса в самой стенке, стадия теплопереноса от стенки ко второй среде, стадия теплопереноса во второй среде
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
