ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теплоемкость из "Процессы теплообмена в аппаратах химической промышленности" Следует также отметить, что именно теплоемкость является причиной того, что тело, на которое воздействует источник тепла, не сразу приобретает температуру источника, а приближается к ней постепенно, в течение известного промежутка времени. Те явления, которые происходят в течение промежутка времени, необходимого для того, чтобы практически установилась заданная температура, называются переходными, нестационарными явлениями или процессами. Математическое выражение указанных явлений, конечно, более сложно. Способы выражения их приведены в соответствующей отраслевой литературе . [c.24] При выводе формул предполагалось, что отдельные слои тесно прилегают друг к другу и поэтому обладают в плоскостях соприкосновения одинаковой температурой. Однако, если поверхности соприкосновения являются шероховатыми, то полное соприкосновение по всей плоскости соприкасания невозможно между отдельными слоями имеются воздушные прослойки. Наличие воздушных прослоек из-за низкого значения коэффициента теплопроводности воздуха (Я = 0,02) в значительной степени уменьшает теплопроводность многослойной стенки. Такое же действие производят окислы металлов. Поэтому при измерении теплопроводности многослойной стеики следует учитывать тшательность выполнения контакта между отдельными слоями. [c.25] Подобным же образом может быть определена температура в любой другой точке внутри стенки. [c.25] Погрещ ность, получаемая при определении величины Q в результате применения формулы (27) вместо формулы (26), применяемой для точного расчета, столь мала, что ею можно пренебречь. [c.26] Пример 1. Определить количество тепла, передаваемого через кирпичную стенку поверхностью 2 г и толщпной 450 мм, если внутренняя температура стены 120° С, а наружная 40° С. Значение коэффициента теплопроводности кирпичной кладки X = 0,6 ккал/м час °С (из таблиц). [c.26] Температура соприкасающихся поверхностей шамота и изоляции 2 = 930 — 140 = 790 С. [c.27] Результаты иоследова Н ий з области конвективного теплообмена в течение последних двух десятилетий нашли свое выражение во многих формулах. Последние по своей форме и числовым коэффициентам отличаются друг от друга настолько, что в некоторых случаях очень трудно сделать между ними выбор и прийти к какому-либо выводу относительно возможности их применения для практических расчетов. В дальнейших главах будут поэтому приведены лишь те уравнения для наиболее важных случаев конвективного теплообмена, правильность которых лучше всего подтверждается опытами. При этом мы опираемся на физические основы теории подобия. Во всех случаях мы указываем на область применения тех или иных формул и на направления их развития. [c.27] Процессы, которые наблюдаются при конвективном теплообмене, являются весьма сложными также потому, что они всегда связаны с теплопроводностью. Не более 30 лет прошло с тех пор, как начали пользоваться формулами, которые основываются на фмзиче-оких данных вместо прежних ошибочных эмпирических формул. [c.27] Особенно значительный путь наука о конвективном теплообмене прошла в последние годы. [c.27] За границей проведено много тщательно подготовленных экспериментальных исследований для того, чтобы получить надежную базу для расчета поверхностей нагрева и охлаждения. Этому вопросу было посвящено несколько трудов. В них излагается содержание весьма обширного научно-исследовательского материала. В большинстве случаев авторы не ограничиваются какими-либо определенными формулами. В некоторых оправочниках в главах, посвященных теплопередаче, приведены формулы, которые в настоящее время являются уже устаревшими или слишком упрощенными для того,. чтобы можно было, пользуясь ими, правильно рассчитывать теплообмен. [c.27] Выводы, получаемые на основании излагаемой теории и результатов экспериментальных исследований, основываются на ряде упрощающих предпосылок и часто соответствуют лишь идеальным условиям. На практике обычно наблюдаются сложные случаи теплопередачи и такие производственные условия, при которых наслоение накипи или образование инкрустации на поверхности теплообмена весьма удаляют условия, при которых в действительности происходит передача тепла, от идеальных. Отсюда следует сделать вывод, что без необходимого практического опыта, основанного на проверке теории измерениями, проведенными в производственных условиях, правильный расчет теплового оборудования невозможен. [c.28] Теплопередача конвекцией предполагает наличие 1 еремещаю-щегося вещества, следовательно, она возможна только между телом и текучим веществом. Под текучим веществом следует понимать жидкость, газы и пары. При нагреве твердого и текучего вещества происходит обмен тепла между более нагретыми, т. е. бы-стродвижущимися молекулами, и более холодными. Как в твердом теле, так и в текучем веществе передача тепла производится теплопроводностью. Однако это явление в текучем веществе протекает значительно более интенсивно благодаря тому, что частицы вещества в данном случае являются свободно движущимися. Слои текучего вещества, которые прилегают непосредственно к нагретому твердому телу, нагреваются, благодаря чему они становятся более легкими. Нагретые частицы начинают двигаться, подымаются и не только освобождают место у поверхности твердого тела новым, более холодным частицам, но и переносят с собой тепло в более холодные слои текучего вещества и там его передают дальше. При этом безразлично, происходит ли движение текучего вещества у поверхности нагрева в результате разности температур и, следовательно, удельных весов жидкости (естественная конвекция) или в результате искусственно вызванного и поддерживаемого фактора (искусственная или вынужденная конвекция). Вполне очевидно, что указанные рассуждения применимы как для процесса нагрева, так и для процесса охлаждения. Оба случая имеют одинаковое техническое значение в обоих случаях закономерности конвективного теплообмена оказывают решающее влияние на механизм теплопередачи. Не зная их, нельзя рассчитать количество передаваемого тепла. [c.28] Коэффициент теплоотдачи определяет в данном случае количество тепла, которое передается в единицу времени (час) через единицу поверхности (м ) лри разности темшератур между поверхностью тела и жидкостью в ГС. [c.29] Интенсивность теплоотдачи определяется не только скоростью движения жидкости с, но также размером и формой сечения (у трубок, например, диаметром трубки), качеством поверхности теплообмена, плотностью р и вязкостью движущейся жидкости. Кроме этого, на теплоотдачу оказывают влияние теплопроводность Я, удельная теплоемкость с и объемное расширение р жидкости. Ввиду того, что все эти постоянные зависят от температуры, интенсивность теплоотшачи зависит не только от разности температур At, но также н от абсолютного значения определяющей температуры, к которой следует привести все константы вещества. [c.29] Вполне очевидно, что экспериментальное исследование коэффициента теплоотдачи в зависимости от всех указанных переменных величин было бы невозможно. В данном случае известную помощь оказывает теория подобия, значение которой явственно видно при экспериментах на моделях с водой. Нуссельт впервые применил теорию подобия для решения вопросов теплообмена. При помощи указанной теории можно показать, что коэффициент теп-лоовдачи а зависит не от каждой вышеназванной величиньКв отдельности, а от определенной совокупности всех величин. Эти характеристические совокупности являются безразмерными критериями и носят различные названия. [c.29] Для решения задач теплопередачи необходимо, помимо критерия Рейнольдса, ввести еще и другие безразмерные критерии, которые отражают различные стороны процесса теплообмена. Они носят имена заслуженных исследователей и обозначаются начальными буквами их имен. Наиболее важными являются критерии Прандтля, Грасгофа, Пекле и Нуссельта. [c.30] Критерий Прандтля выражается в двоякой форме. [c.30] Коэффициент а называется коэффициентом температуропроводности. Он часто указывается в таблицах тепловых параметров жидкостей в зависимости от температуры. [c.31] Записанное выражение называется критерием Нуссельта. В нем I — определяющий размер, который был введен в критерий Рейнольдса. Из вычисленной величины Ыи определяется иокамый коэффициент теплоотдачи а. Необходимо подчеркнуть, что при составлении безразмерных критериев произвольно вводить какую-либо дробь нельзя. Все величины, входящие в критерии, выводятся из уравнений, выражающих определенную физическую сущность. Физическая природа этих величин может быть доказана. [c.31] Вернуться к основной статье