Коефіцієнт теплопередачі, формула і приклади

Визначення і формула коефіцієнта теплопередачі

Теплопередачей називають процес обмітаючи теплом речовини (газ, рідина, тверде тіло) має високу температуру з речовиною, що володіє меншою температурою, через стінку, яка їх розділяє.

Процес теплопередачі можна розділити на тепловіддачу енергії гарячим розчином стінці, процес теплопровідності усередині стінки і тепловіддачу стінки енергії холодного речовини.

Потік тепла при стаціонарної теплопередачі величина постійна, тобто не залежить від часу і координат.

Теплопередача через плоску стінку

Розглянемо плоску стінку, через яку відбувається теплопередача. Потік тепла через неї дорівнює:

де - температура холодного речовини (), - температура гарячого речовини, S - площа стінки, - коефіцієнт теплопередачі.

Коефіцієнтом теплопередачі через плоску стінку є фізична величина () рівна:

де - коефіцієнт тепловіддачі від першого середовища до стінки, - коефіцієнт тепловіддачі від стінки до другої середовищі, - товщина стінки, - коефіцієнт теплопровідності стінки.

Теплопередача через циліндричну стінку

Потік тепла звезення стінку у вигляді циліндра обчислюють за допомогою формули:

де - лінійний коефіцієнт теплопередачі, - висота циліндра.

Лінійним коефіцієнтом теплопередачі через стінку у вигляді циліндра є фізична величина () рівна:

де - внутрішній діаметр циліндра, - зовнішній діаметр циліндра. Для циліндричних стінок, у яких для розрахунку теплопередачі застосовують формули (1) і (2) для плоскої стінки. Якщо циліндр (труба) виконаний з матеріалу з високою теплопровідністю, то величина термічного опору () стінки прагне до нуля (), тоді коефіцієнт теплопровідності розраховують за формулою:

Теплопередача через кульову стінку

Потік тепла через кульову стінку з внутрішнім діаметром і зовнішнім -, яка розділяє два середовища з постійними температурами і дорівнює:

Лінійним коефіцієнтом теплопередачі через стінку у вигляді кулі є фізична величина () рівна:

Одиниці виміру коефіцієнта теплопередачі

Основною одиницею виміру коефіцієнта теплопередачі в системі СІ є:

Приклади розв'язання задач

Розрахуйте коефіцієнт теплопередачі через одношарову циліндричну стінку. Внутрішній діаметр стінки дорівнює мм, товщина шару d = 25мм, коефіцієнт теплопровідності Вт / мК. Внутрішня поверхня стінки стикається з гарячим речовиною температури зовнішня стінка взаємодіє з холодним носієм Коефіцієнт тепловіддачі від гарячого теплоносія до стінки - Вт / м 2 К, від стінки до холодного речовини - Вт / м 2 К.

Схему передачі тепла через циліндричну стінку зобразимо на рис.1.

Коефіцієнт теплопередачі, формула і приклади

Знайдемо діаметр циліндричної стінки ():

Обчислимо компоненти коефіцієнта теплопередачі:

Термічний опір при тепловіддачі від гарячого речовини до циліндричної стінки:

Знайдемо термічний опір теплопровідності стінки:

Обчислимо термічний опір передачі тепла від стінки холодного речовини:

Лінійний коефіцієнт теплопередачі буде дорівнює:

Схожі статті