Определение коэффициента теплопередачи для многослойной стенки Основное уравнение теплопередачи
методическая разработка
Определение коэффициента теплопередачи для многослойной стенки
Основное уравнение теплопередачи
Методическая разработка Рассматривается вопрос.
Как будет меняться коэффициент теплопередачи К с увеличением количества слоем, через которые происходит процесс теплопередачи?
Предназначен для работы по предмету Основы теплопередачи.
Скачать:
Вложение | Размер |
---|---|
Определение коэффициента теплопередачи для многослойной стенки | 45.67 КБ |
Основы теплопередачи. | 59.12 КБ |
Основы теплопередачи..xls | 13.5 КБ |
Предварительный просмотр:
Определение коэффициента теплопередачи для многослойной стенки
Основное уравнение теплопередачи
Методическая разработка
Введение.
Одним из наиболее распространенных на практике видов сложного теплообмена является перенос тепла от одного теплоносителя к другому через разделяющую их стенку. В этом случае тепло от одного теплоносителя к стенке и от стенки к другому теплоносителю передается конвекцией (теплоотдачей), а через стенку – теплопроводностью. Такой способ переноса тепла получил название теплопередачи, а стенка – поверхности теплопередачи.
Теплопередача — физический процесс передачи тепловой энергии от более горячего тела к менее горячему, либо непосредственно (при контакте), либо через посредника (проводника) или разделяющую перегородку (тела или среды) из какого-либо материала.
Когда физические тела одной системы находятся при разной температуре, то происходит передача тепловой энергии, или теплопередача от одного тела к другому до наступления термодинамического равновесия . Самопроизвольная передача тепла всегда происходит от более горячего тела к менее горячему, что является следствием второго закона термодинамики.
Второй Закон термодинамики гласит, что тепло более горячей системы переходит только в сторону более холодной. Это необратимый процесс, который идет всегда в сторону большего хаоса (в сторону увеличения энтропии). Чтобы тепло перешло от более холодной системы к более горячей, необходимо внешнее воздействие
Расчетные формулы
Основное уравнение теплопередачи: количество теплоты, переданное от более нагретого тела к менее нагретому, пропорционально поверхности теплообмена (F), среднему температурному напору ( Δ t ср ) и времени (τ ): (формула №1) (рис №1)
Q = K ⋅ F ⋅ Δ t ср ⋅ τ (1) где :
K — коэффициент теплопередачи вдоль поверхности теплообмена, [Вт/(м2·К)] Вт/(м2°C)
F — поверхность теплообмена, [ м2 ]
Δtср — средний температурный напор (средняя разность температур между теплоносителями),
τ — время. [сек ]
Рис №1.
Коэффициент теплопередачи K показывает, какое количество теплоты переходит в единицу времени от более нагретого к менее нагретому теплоносителю через 1 м2 теплообменной поверхности при разности температур между теплоносителями в 1 градус.
Коэффициент теплопередачи: (формула №2)
K = 1 / (1 / α1 + δ / λ + 1 / α2) (2)
где: α1 и α2 - коэффициенты теплоотдачи, соответственно, от горячего теплоносителя к разделяющей стенке и от стенки к холодному теплоносителю [Вт/(м2·К)] или [Вт/(м2 * 0 С)]
δ- толщина стенки; [м]
λ - коэффициент теплопроводности стенки [Вт/(м·грС)]
Расчет теплопередачи для многослойной стенки, состоящей из n слоев: (формула №3), (рисунок №2)
(3)
рис №2
Одним из слоев может быть грязь. Загрязнение поверхности материала стенки может представлять собой дополнительный барьер для теплопередачи. Эта проблема возникает по многим причинам: как из-за нагревательной среды, так и из-за продукта. Загрязнение добавляют к данному уравнению (формула №2), включив сюда отношение толщины его слоя (δгр) к его теплопроводности (λгр). Как правило, фактор загрязнения учитывается для теплообменников, которые уже были в эксплуатации.
Не стоит путать коэффициенты теплопроводности, теплоотдачи и теплопередачи. Эти коэффициенты характеризуют интенсивность различных процессов и по разному рассчитываются. Коэффициент теплопередачи есть чисто расчетная величина, которая определяется коэффициентами теплоотдачи с обеих сторон стенки и ее термическим сопротивлением.
Задача.
Как будет меняться коэффициент теплопередачи К с увеличением количества слоем, через которые происходит процесс теплопередачи.
Исходные данные:
Первый слой стальная стенка толщиной 5 мм и теплопроводностью (углеродистая сталь λ = 50 Вт/(м°C)
Слой №2 Накипь толщиной 1 мм и теплопроводностью 2 [ Вт/(м*°C)]
Слой №3 Слой краски (при условии если на поверхность стенки нанесена краска, будет вторым слоем) толщиной 0,9 мм и теплопроводностью 20 [ Вт/(м*°C)]
Слой № 4 Слой грязи толщиной 1,2 мм и теплопроводностью 3 [ Вт/(м*°C)]
α1 - коэффициенты теплоотдачи принимаем равным 5000 [Вт/(м2·0С)]
α2 - коэффициенты теплоотдачи принимаем равным 500 [Вт/(м2·0С)]
Найти коэффициент теплопередачи К при различных слоях стенки. Какая зависимость между коэффициентом теплопередачи числом слоев поверхности теплопередачи. Построить график зависимости К от n. Где n число слоев.
Заключение
Расчет проводится с помощью программы Microsoft Excel. для работы с электронными таблицами. Это дает возможность проверить расчеты и графики у всех студентов в группе за короткое время и делает работу преподавателя и студента более эффективной. Для этого можно скачать и воспользоваться файлом «График зависимости коэффициента теплопередачи от числа слоёв.xls» Для составления этой работы использовались разнообразные интернет ресурсы.
Предварительный просмотр:
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
лабораторно-практическое занятие «Определение временной жесткости воды методом кислотно-основного титрования»
Изучая титриметрический метод анализа, а именно кислотно-основное титрование целесообразно продолжить знакомство с понятием «жесткость воды» и путем практического исследования научиться применят...
Определение фактического коэффициента продольного изгиба
[[{"type":"media","view_mode":"media_original","fid":"8694567","attributes":{"alt":"","class":"media-image","height":"281","width":"606"}}]]...
Открытый урок по физике "Основное уравнение МКТ" (16.11.2012г.)
Тема занятия "Основное уравнение МКТ"...
Методические рекомендации по выполнению лабораторной работы "Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости"
В данном разделе представлена методика выполнения лабораторной работы "Опрепделение коэффициента поверхностного натяжения жидкости"(дисциплина "Физика", раздел "Молекулярно-кинетическая теория)....
Практическая работа Тема: «Определение коэффициента полезного действия нагревательных приборов»
Определение коэффициента полезного действия электрического нагревательного прибораУчитель поставил перед нами проблему под названием: «Определение коэффициента полезного действия бытового электр...
Презентация по теме Основное уравнение МКТ
Основное уравнение МКТ...
Флипчарт к уроку "Основное уравнение молекулярно-кинетической теории" 10 класс
Флипчарт предназначен для ведения урока дистанционно, но может быть испоьзован как набор электронных ресурсов к уроку...