 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Процессы теплообмена и их показатели
Теплопроводность (кондукция) – распространение тепла вследствие теплового движения частиц вещества.
Конвекция – процесс распространения тепла в результате теплопроводности и перемещения среды; конвективный перенос тепла имеет место в движущихся жидкостях, газах, сыпучих телах.
Тепловое излучение – превращение тепловой энергии тела в лучистую и её передача в пространство, окружающее тело. Процесс передачи тепла, обусловленный взаимным излучением и поглощением тепловой энергии между двумя или несколькими телами, имеющими разную температуру, называется теплообменным излучением.
Теплоотдача – теплообмен между твёрдой стенкой (телом) и обтекающей её средой (жидкой, газообразной или сыпучей).
Теплопередача – процесс теплообмена между двумя средами (см. рис. 32), разделёнными перегородкой (обычно твёрдой, состоящей из одного или нескольких слоёв).
Формулы для расчёта стационарных процессов теплоотдачи и теплопередачи:
Q=α1 (tж1-tс1)F1;
Q=α2 (tс2-tж2)F2;
Q=kΔtF;
Где Q – количество тепла, ккал/ч:
F1 и F2 – наружные поверхности, м2;
tж1 и tж2 – средние температуры соответственно греющей и нагреваемой среды ºС;
tс1 и tс2 - средние температуры стенки соответственно воспринимающей и отдающей тепло ºС;
α1 и α2 – коэффициенты теплоотдачи соответственно от греющей среды к стенке и от стенки к нагреваемой среде, ккал/м2 ·ч· ºС, в системе СИ: α (вт/м2 ·град)=1,163 α (ккал/м2 ·ч· ºС);
k - коэффициент теплопередачи от одной среды к другой, отнесённый к F, ккал/м2 ·ч· ºС.
Термическое сопротивление – величина обратная коэффициентам теплоотдачи и теплопередачи, (м2 ·ч· ºС/ккал):
R1=[(tж1-tс1)F1]/Q=1/ α1;
R2=[(tс2-tж2)F2]/Q=1/ α2;
R=ΔtF/Q=1/ k.
Термическое сопротивление сложной системы равно сумме термических сопротивлений её частей.
Средняя разность температур или температурный напор, Δt - усреднённая по поверхности F нагрева (или охлаждения) разность температур сред участвующих в теплообмене. Если температура одной среды в пределах поверхности нагрева (охлаждения) не изменяется, то температурный напор не зависит от взаимного направления движения сред.
Среднелогарифмическая разность температур дляобеих схем движения теплообменивающихся сред:
Δtср= (Δtб - Δtм)/[2,3lg(Δtб /Δtм)], ºС,
Где Δtб – наибольшая разность температур теплообменивающихся сред, ºС;
Δtм – наименьшая разность температур теплообменивающихся сред, ºС.
Для вычисления можно пользоваться номограммой, приведённой на рис. 33.
В тех случаях, когда Δtб / Δtм <1,7, температурный напор с достаточной точностью определяется как среднеарифметическая разность температур:
Δtср= (Δtб - Δtм)/2.
При любых конечных температурах наибольший возможный температурный напор достигается при противотоке, наименьший – при прямотоке. Все другие схемы течения приводят к промежуточным значениям температурного напора.
Плотность теплового потока:
q=Q/ F=k Δtср ккал/(м2 ·ч)
В системе СИ q [вт/ м2]= q 1,163 [ккал/(м2 ·ч)].
Характеристика накипи и коэффициент её теплопроводности (λ=0,05…0,1γ3 ккал/м2 ·ч· ºС, где γ – объёмный вес накипи, г/см3) приведены в таблице 9.1.
Таблица 9.1
| Вид накипи | Характеристика накипи | Коэффициент её теплопроводности λ |
| Загрязнённая маслом | Твёрдая | 0,1 |
| Cиликатная CaSiO3 | Твёрдая | 0,05 - 0,2 |
| Карбонатная (аморфная) CaСO3 | Мягкая | 0,2 - 1 |
| Гипсовая (сульфатная) CaSO4 | Твёрдая | 0,5 - 2 |
| Карбонатная (кристаллическая) | От аморфного порошка до твёрдого котельного камня | 0,5 - 2 |
| Смешанная | Твёрдая плотная | 0,7 |
Коэффициент теплопроводности нагара (в цилиндрах ДВС):
λнаг=0,116 вт/(м · ºК).
То же для накипи:
λнак=0, 696…2,32 вт/(м · ºК).
Загрязнённая поверхность теплообмена, особенно со стороны охлаждения, вызывает повышение температуры стенок и теплонапряжённости (слой накипи толщиной 1мм по термическому сопротивлению эквивалентен 40мм стальной стенки). Образование на поверхности поршня лаковой плёнки значительно ухудшает теплоотдачу (лаковая плёнка толщиной 0,15мм уменьшает теплоотдачу на 40%).
Коэффициент теплопроводности λ некоторых сталей и сплавов приведён в таблице 9.2.
Таблица 9.2
| Стали и сплавы | Температура, ºС | λ Вт/м·ºС (ккал/м ·ч· ºС) | |
| Стали | Углеродистые | 20 - 500 | 46 – 35 (40 – 30) |
| Низкоуглеродистые | 20 - 500 | 27 - 35 (23,5 – 30) | |
| Хромистые нержавеющие | 20 - 500 | 24 -28 (21 – 24) | |
| Хромоникелевые | 20 - 500 | 12 - 22 (10 – 19) | |
| Высоколегированные | 100 - 500 | 15 - 20 (13 – 17) | |
| Алюминиевая бронза | (71) | ||
| Бронза | 22 - 46 (22 – 40) | ||
| Сплавы | Магниевые | 20 - 200 | 58 - 133 (50 – 114) |
| Медные | 20 - 100 | 13 - 76 (11 – 65) |
Коэффициент теплопроводности мазутов (ккал/м ·ч· ºС) приведён в таблице 9.3.
Таблица 9.3
| Марка мазута | Температура, ºС | ||||
| 0,103 | 0,102 | 0,101 | 0,099 | 0,098 | |
| 0,116 | 0,115 | 0,114 | 0,113 | 0,112 |
Поверхностное натяжение мазутов в пределах температур 50 -100 ºС составляет 0,003 – 0,0025кгс/см.
Поиск по сайту: