Конвективный теплообмен

Из сопоставления уравнений (2) и (12) получаем:

Величина , обратная коэффициенту теплопередачи, называется общим термическим сопротивлением теплопередачи и обозначается R (R=r1+ rст + r2). Величины и называются частными термическими сопротивлениями r1 и r2, а — термическим сопротивлением стенки rст. В случае многослойной стенки в уравнение (13) вместо подставляется сумма термических сопротивлений каждого слоя стенки. Тогда:

где n— количество слоев стенки; i— порядковый номер слоя.

Необходимо отметить, что коэффициент теплопередачи всегда меньше минимального коэффициента теплоотдачи.

4.4 Движущая сила теплообменных процессов

Движущая сила теплообменных процессов — разность температур теплоносителей. Под действием этой разности теплота передается от горячего теплоносителя к холодному.

Процессы теплообмена в аппаратах непрерывного действия могут осуществляться в прямотоке, противотоке, перекрестном и смешанном потоках. На рис. 4. показан характер изменения температур теплоносителей при прямотоке и противотоке. Один из теплоносителей G1 охлаждается от температуры до , а другой G2 нагревается от до.

Движущая сила при теплопередаче между двумя теплоносителями не сохраняет своего постоянного значения, а изменяется вдоль теплообменной поверхности. Например, при прямотоке при входе теплоносителей в теплообменник локальная движущая сила максимальна:

,

а на выходе из аппарата минимальна:

Такая же картина наблюдается и при противотоке. Поэтому при расчетах процессов теплопередачи пользуются средней движущей силой процесса.

Количество теплоты, которое передается в единицу времени от горячего теплоносителя к холодному на бесконечно малом элементе теплообменной поверхности (см. рис. 4, а), определяется по основному уравнению теплопередачи (1):

В результате теплообмена на этом элементе поверхности температура горячего теплоносителя понизится на:

а температура холодного теплоносителя повысится на:

где G1и G2 — массовые расходы соответственно горячего и холодного теплоносителей;

с1 и с2 — удельные теплоемкости соответственно горячего и холодного теплоносителей.

Изменение температуры теплоносителей найдем, вычитая из уравнения(17) уравнение (18):