Химическая технология. Носенко В.Н - 20 стр.

      Выделим в некотором                                                                рых состоит стенка, м2·К/Вт; r2 – термическое сопротивление при
месте внутренней трубы теп-                                                              переходе теплоты от внешней поверхности стенки к воде, м2·К/Вт.
                                                               Теплоизоляция
лообменника бесконечно ма-                                                                     Поверхность dF во всех трех уравнениях принята одинако-
лый кольцевой участок по-                                                                вой, т. е. стенка трубы считается плоской, что допустимо, когда
верхности dF (рис. 4.2).                                         dQ                      толщина стенки мала по сравнению с диаметром.
                                           Вода         t2ср
Пусть в этом месте темпера-                хол.                                                Из уравнений (4.1–4.3) получаем уравнение теплопередачи –
тура горячей воды внутри                                                                 перехода теплоты от горячей к холодной воде:
трубы будет t1ср. Тогда для
                                                                                                                   t1ср − t2ср      t ср − t2ср
установившегося    процесса                Вода
                                                                        tст.вн                          dQ =                   dF = 1           dF ,    (4.4)
перехода теплоты через уча-                гор.                         t1ср                                   r1 + ∑ rст + r2           R
сток поверхности dF полу-                                                                где R = r1 +∑rст + r2 – общее термическое сопротивление при пе-
чим следующие уравнения:                                                                 реходе теплоты через стенку трубы;
      1. Уравнение теплоот-                                       dF
                                                                                                                              δ
дачи – перехода теплоты от                   Рис. 4.2. Схема процесса                                               ∑ rст = λ + ∑ rзагр ,
горячей воды к внутренней                         теплопередачи
поверхности стенки трубы:                                                                где δ – толщина стенки внутренней трубы; λ – теплопроводность
                                ср
                                     − t ст.вн                                           материала внутренней трубы (λстекла = 0,7 Вт/м·К); ∑rзагр – сопротив-
                       dQ = t   1
                                                 dF .                            (4.1)   ление загрязнений стенок (см. Приложение, табл. 4.1), м2·К/Вт; t1ср,
                                      r1                                                 t2ср – средние температуры потоков горячей и холодной воды, К:
      2. Уравнение теплопроводности – перехода теплоты через                                                  t1н + t1к         t1н + t1к
                                                                                                               ср          ср
стенку трубы, состоящую из нескольких слоев (наружный слой                                                t    1    =   ; t2  =           .
ржавчины, стекло, внутренний слой ржавчины, слой так называе-                                                     2                 2
мого водяного камня или накипи):                                                              Уравнения теплоотдачи (4.1) и (4.3) могут быть представ-
                                  −                                                      лены в виде:
                      dQ = t ст.вн t ст.н dF .
                               ∑ r ст
                                                                                 (4.2)
                                                                                                                          (           )
                                                                                                                dQ = α1 t1ср − tст.вн. dF ,             (4.5)
     3. Уравнение теплоотдачи – перехода теплоты от наружной                                                    dQ = α 2 (tст.вн. − t2 ) dF ,           (4.6)
поверхности стенки трубы к воде:                                                         где α1 = 1/r1 и α2 = 1/r2 – коэффициенты теплоотдачи от горячей
                                         ср
                              t ст.н − t 2                                               воды стенке трубы и от стенки трубы – к холодной воде соответ-
                       dQ =                      dF .                            (4.3)   ственно, Вт/м2·К.
                                     r2                                                        Величину, обратную общему термическому сопротивлению
       В этих уравнениях dQ – количество передаваемой теплоты,                           R, называют коэффициентом теплопередачи:
Вт; tcт.н и tcт.вн – температуры наружной и внутренней поверхности                                                1          1
стенки трубы, K; r1 – термическое сопротивление при переходе                                                 K= =                        .         (4.7)
теплоты от горячей воды к внутренней поверхности трубы,                                                           R 1 α1 + ∑ rст + 1 α 2
м2·К/Вт; ∑rст – сумма термических сопротивлений слоев, из кото-                               Определение коэффициентов теплопередачи (К) является
                                                                                         одной из основных задач теории теплообмена. В настоящее время
                                     39                                                                                       40