4.2 Теплопередача через плоску одношарову і багатошарову стінки.

П еренесення теплоти через стінку складається з трьох ланок. Перша ланка – перенесення теплоти конвекцією від гарячого теплоносія до стінки. Друга ланка – перенесення теплоти теплопровідністю через стінку. Третя ланка – перенесення теплоти конвекцією від другої поверхні стінки до холодного теплоносія.

Кількість теплоти, яка передається гарячим теплоносієм конвективним теплообміном визначається за рівнянням Ньютона-Ріхмана де – коефіцієнт тепловіддачі від гарячого теплоносія з температурою до поверхні стінки з температурою ; – поверхня плоскої стінки, . Температура назначно міняється в ядрі і різко в пристінному шарі.

Теплота, яка передається теплопровідністю через плоску стінку визначається за рівнянням .

Теплота, яка передається від другої поверхні стінки до холодного теплоносія, визначається за рівнянням Ньютона-Ріхмана .

При стаціонарних умовах величина в рівняннях однакова.

Розв’язуючи три рівняння відносно різниці температур, маємо

Додавши отримані рівняння, отримуємо

Звідки .

Поділивши праву і ліву частину рівняння на , враховуючи, що – густина теплового потоку, отримуємо , .

В рівнянні величина , позначається буквою і називається коефіцієнтом теплопередачі.

Величина обернена до коефіцієнта теплопередачі називається повним термічним опором теплопередачі через одношарову плоску стінку , де і – термічний опір тепловіддачі; – термічний опір стінки.

В тому випадку, (навести рисунок....) коли передача теплоти відбувається через багатошарову плоску стінку в знаменнику рівняння слід поставити суму термічних опорів всіх шарів . Коефіцієнт теплопередачі через багатошарову плоску стінку дорівнює . Повний термічний опір теплопередачі через багатошарову плоску стінку , .

Температура на поверхнях плоскої стінки визначається із таких рівнянь

Якщо відомі і температури поверхонь плоскої стінки можна знайти із рівнянь

4.3 Передача теплоти через циліндричну одношарову і багатошарову стінки

Допустимо, що через циліндричну одношарову стінку переноситься теплота при стаціонарному режимі від гарячого теплоносія з постійною температурою і коефіцієнтом тепловіддачі до холодного середовища з постійною температурою і коефіцієнтом тепловіддачі (рис.4.2).

Т оді для теплового потоку можна записати систему рівнянь

Розв’язуючи ці рівняння відносно різниці температур, після їх додавання отримуємо , .

Введемо позначення

, отримаємо , – лінійний коефіцієнт теплопередачі.

Поділивши праву і ліву частину рівняння на отримаємо , де – лінійна густина теплового потоку.

При перенесенні теплоти через багатошарову циліндричну стінку, яка складається із шарів тепловий потік буде дорівнювати .

Густина теплового потоку, яка віднесена до внутрішньої або зовнішньої поверхні визначаємо за формулою

; .

Величина обернена коефіцієнту теплопередач називається повним лінійним термічним опором теплопередачі через циліндричну стінку

, де і – термічні опори тепловіддачі; – термічний опір багатошарової циліндричної стінки.

Температуру внутрішньої поверхні визнаємо за формулою , а температура зовнішньої поверхні .