«Теплопроводность через многослойную стенку при стационарном режиме»

Определяется теплопроводностью составляющих ее материалов, их толщиной и разностью температур.

Для каждого слоя на основании уравнения (3) можно составить свои уравнения:

; ; .

Используя эти уравнения получим:

(5)

Уравнение (5) позволяет определить количество передаваемого тепла, по температурам на противоположных поверхностях стенки t_ст1 и t_ст4.

Из уравнения (5), что термичное сопротивление в многослойной стенке равно второе термичным сопротивление каждого слоя, в данном случае можно принимать тот же знак, что и для электрических сопротивлений, включающую последнюю.

«Теплопередача через плоскую стенку при стационарном режиме»

В реальных конструкциях обычно среда с одинаковой температурой определяется от среды с другой температурой какой-либо стенкой. В этом случае неизвестны температуры обеих поверхностей стенки, но известны температуры сред., по обе поверхности стенки:

Определяя температурное поле в среде получаются кривые, направление в сторону от стенок. Обычно температурный градиент заменяет только в сравнительно тонком слое у самой поверхности стенки, а на больших расстояниях от стенки в большинстве случаев существует только значительные разности температур. Для упрощения эту температурную кривую заменяет ломаной линией. Это явление объясняется предположением, что тонкий пограничный слой δ связан со стенкой в то время, как за пределами этого слоя в результате хаотичных движений в среде, разности температур не наблюдается. Это существенное упрощение происходящих явлений можно рассматривать только, как первое грубое приближение.

В пограничном слое передача тепла осуществляется путем теплопроводности, как первое грубое приближение температурный градиент в слое представляется в виде прямой, а перенос тепла описывается уравнением (3), в котором нужно подставить значение коэффициентов теплопроводности среды λ и толщину пограничного слоя δ:

(6)

Следовательно пользуясь (6) и зная толщину пограничного слоя можно определить количество передаваемого тепла. Толщина поглощаемого слоя в значительной степени зависит от характера движения среды, N от скорости движения вдоль стенки, от формы самой стенки, от характера ее поверхности.

В реальных условиях определить величину δ почти невозможно, поэтому в практических расчетах пользуются не величиной, а отношением, либо без определения истиной толщины поглощаемого слоя δ. Это отношение называется коэффициентом теплообмена λ. С учетом этого уравнение (6) примет вид:

- уравнение Ньютона (7)

Коэффициент λ зависит от ряда факторов, N диэлектрических форм тела, состояния поверхности, характера движения среды. Определить коэффициент теплообмена λ расчетным путем невозможно, используя значение, найденные экспериментально, но т.к., эти значения справедливы только для условий, в которых они определены, то для близких к ним условий вводится специальный поправочный коэффициент N, величина λ для движущегося воздуха равно от 10 до 250 ккал/м² ºС, движущаяся вода равна от 500 до 5000 ккал/м² ºС. Газы которые обладают небольшой тепло-проводностью и меньшим коэффициентом, чем жидкости так как являются частным от деления коэффициента теплопроводности на толщину δ.

Применяя (7) к условиям, существующим у обеих поверхностей стенок.

(8)

При установившимся тепловом режиме количество передаваемого от горячей среды к стенке должно быть равно количеству тепла переходящего через стенку и количеству тепла передаваемого стенкой более холодной среде если уравнение (8) представить в виде, соответствующего уравнению, описывающему закон Ома, получим:

(9)

Отношение называется термичным сопротивлением теплообмена (R_t).

Для системы изображений весь процесс теплопередачи будет описываться тремя уравнениями:

т.е зависимость между количеством передаваемого через стенку тепла и температурами среды t₁ и t₂ без описания результирующим уравнением, посредством его почисленого сложения:

(10)

Т.е частных термичных сопротивлений равно общему термичному сопротивлению, включенных последовательно.

Из (10) получается (11):

(11)

K – коэффициент теплопередачи

Для уд. теплового потока справедливо выражение:

(12)

Если корпус РЭА имеет ме-е стенки, значит отношение в\λ=0 коэффициент теплопередачи:

(13)

Для определения K₀ существует номограмная зависимость K₀= K(λ₁, λ₂) и является справочными величинами.

В случае, если корпус РЭА изготовлен из неметаллических материалов, значит отношение в\λ≠0. Значение K с учетом (13) будет определятся:

(14)

При увеличении значения термичного сопротивления стенки, снижение коэффициента теплопередачи тем больше, чем лучше условие теплообмена, созданного путем конвекции как с одной так и с другой стороны стенки – при больших значениях коэффициента K₀ термичным сопротивлением стенки пренебрегать нельзя. В справочной литературе существуют намограмы зависимости с помощью которого можно опровергнуть соотношение коэффициента теплопередачи для различных металлов.