Теплопередача. 
Теплотехника и энергосиловое оборудование промышленных предприятий

Сложный теплообмен.

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

Рис. 3.25. Характеристики теплопередачи через однослойную (а), многослойную (б) и цилиндрическую (в) стенки Часто приходится рассчитывать стационарный процесс переноса теплоты от одного теплоносителя к другому через разделяющую их стенку (рис. 3.25). Такой процесс называется теплопередачей.

Процесс передачи теплоты от греющей жидкости с температурой /, к нагреваемой с температурой t₂ в этом случае складывается из следующих процессов: теплообмен между греющей жидкостью и стенкой; передача теплоты через стенку за счет теплопроводности; теплообмен между стенкой и нагреваемой жидкостью.

При установившемся тепловом состоянии тепловые потоки от греющей жидкости к стенке, прошедший через стенку и, наконец, от стенки к нагреваемой жидкости — одинаковы.

Поэтому для плотности теплового потока можно записать:

откуда получим.

Уравнение (3.20) может быть записано иначе:

где  — коэффициент теплопередачи; At — температурный напор, характеризующий интенсивность процесса теплопередачи от одного теплоносителя к другому через разделяющую их плоскую стенку.

Величина, обратная коэффициенту теплопередачи, называется общим термическим сопротивлением теплопередачи:

Из этого уравнения следует, что общее термическое сопротивление складывается из частных термических сопротивлений. К ним относятся: 1/а, и 1/а₂ — внешние термические сопротивления теплоотдачи соответственно от горячей жидкости к стенке и от поверхности стенки к холодной жидкости; 5/Х — внутреннее термическое сопротивление теплопроводности стенки.

В случае многослойной плоской стенки (см. рис. 3.25, б) формула (3.20) имеет вид.

или

где

Общее количество теплоты, переданное через одноили многослойную плоскую стенку поверхностью F, определяется по формуле

Коэффициенты теплоотдачи (Х| и а₂ входят в состав коэффициента теплопередачи, и следует всегда учитывать разницу между этими понятиями.

Формулы (3.21) и (3.22) широко применяют на практике и ими пользуются при расчете теплообменных аппаратов.

При теплоотдаче через тонкие металлические стенки величина 8Д принимается равной нулю, и тогда формула (3.21) приобретает вид.

В случае цилиндрической стенки (см. рис. 3.25, в) уравнение теплового потока, отнесенного к 1 м длины трубы, определяется по формуле

где Кi — линейный (т.е. отнесенный к 1 м длины) коэффициент теплопередачи,.

Величину, обратную К, т. е. R,= 1 /К, называют линейным термическим сопротивлением. В случае многослойной цилиндрической стенки расчетная формула для R/ имеет вид.

Следует заметить, что если передача теплоты от жидкости (газа) к стенке осуществляется как за счет теплоотдачи конвекцией, так и излучением (топки котлов, камеры сгорания двигателей и пр.), то суммарная плотность теплового потока от жидкости к стенке.

где q_K, q" — конвективная и лучистая составляющие плотности теплового потока; <�Х| = а_к + а".

Условный коэффициент теплоотдачи, характеризующий передачу теплоты от жидкости к стенке излучением,.