И многослойную стенки (теплопередача)

Перенос теплоты от одной подвижной среды (горячей) к другой (холодной) через однослойную или многослойную стенку любой формы называется теплопередачей.

Примерами могут быть: передача теплоты от горячей воды к воздуху помещения через стенки отопительных батарей; передача теплоты от дымовых газов к воде через стенки кипятильных труб в паровых котлах; передача теплоты от нагретых газов к воде через стенку цилиндра двигателя внутреннего сгорания. Во всех примерах стенка служит проводником теплоты.

Теплопередача – сложный процесс, в котором теплоты передается всеми возможными способами:

- теплопроводностью,

- конвекцией,

- излучением.

Количество теплоты, переданной горячим теплоносителем стенке путем конвективного теплообмена (рис. 14.1), определяется по уравнению Ньютона-Рихмана

,

где - коэффициент теплоотдачи от горячего теплоносителя с постоянной температурой к поверхности стенки, учитывающий все виды теплообмена, ; - расчетная площадь поверхности плоской стенки, м ².

Тепловой поток, переданный теплопроводностью через плоскую стенку

.

Тепловой поток, переданный от второй поверхности к холодному теплоносителю, определяется по формуле также Ньютона-

Рихмана

,

где - коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности стенки к холодному теплоносителю с постоянной температурой .

Рис. 14.1. Теплопередача через плоскую однослойную стенку

Решая три последние уравнения относительно разности температур и затем, складывая результаты почленно, в итоге будем иметь

, Вт,

или плотность теплового потока

, ,

где - коэффициент теплопередачи, ,

,

где - общее термическое сопротивление однослойной плоской стенки, ; и - внешние термические сопротивления стенки; - внутреннее термическое сопротивление стенки.

Для плоской стенки, имеющей n слоев, тепловой поток будет равен

, Вт,

и, соответственно, плотность теплового потока

, .

Коэффициент теплопередачи многослойной плоской стенки также учитывает суммарное внутреннее сопротивление

.

Общее термическое сопротивление многослойной плоской стенки

.

Температуры на поверхностях плоской стенки определим из следующих уравнений:

.

При известных и k температуры поверхностей плоской стенки находятся из следующих формул:

; ;

; .