Сложный теплообмен

Рассмотренные виды теплообмена в отдельности встречаются редко. Как правило теплообмен протекает одновременно посредством двух, а чаще трех видов теплообмена. Такой теплообмен называется сложным.

Суммарную плотность теплового потока при сложном теплообмене можно определить, суммируя плотность потока при конвективном теплообмене и плотность потока излучения от движущейся среды к стенке. Таким образом

.

Обозначим через и коэффициенты теплоотдачи соответственно конвекций и излучением, тогда суммарный тепловой поток будет равен

, (*)

где - суммарный коэффициент теплоотдачи, - температура жидкости, - температура стенки.

С другой стороны суммарную плотность теплового потока можно записать в виде формулы

. (**)

Приравнивая (*) и (**) находим значение коэффициента теплоотдачи излучением

,

где - приведенный коэффициент черноты; - коэффициент излучения абсолютно черного тела, равный 5,77 Вт/(м²К⁴), - температурный коэффициент, зависит только от температуры текущей среды и температуры стенки.

Если взять среднюю температуру и принять , получим: и .

Если стенки омываются капельной жидкостью (водой), то , а . Когда же основным является теплообмен излучением, расчетная формула суммарной теплоотдачи (**) примет вид

,

где .

При переносе теплоты от горячего с температурой , к холодному теплоносителю с температурой , через твердую стенку в процесс сложного теплообмена включается еще и перенос посредством теплопроводности через стенку. Количественной характеристикой этого сложного процесса служит коэффициент теплопередачи , характеризующий отношение количества теплоты, переданной от одной жидкости к другой при разности температур между ними в один градус, . Расчетная формула количества теплоты, следующая

, Вт.

Плотность теплового потока будет равна

, Вт/м²,

где - температурный напор.

Коэффициент теплопередачи в этих формулах рассчитывается по формулам, приведенным в разделе «Теплопроводность при стационарном режиме и граничных условиях третьего рода» для однослойной и многослойной, плоской и цилиндрической поверхностей.