6. Теплопроводность плоской стенки.

Однослойная плоская стенка.

Стенка имеет толщину и коэффициент теплопроводности .

Для определения используется уравнение

и граничные условия .

Внутреннее термическое сопротивление плоской стенки:

Многослойная плоская стенка.

Стенка состоит из слоев толщиной и теплопроводностью . На границе двух слоев возникают контактные сопротивления. Общее термическое сопротивление складывается из контактных и плоских сопротивлений:

7. Теплопроводность цилиндрической стенки.

Рассматривается бесконечно длинная цилиндрическая стенка, с внутренним/внешним диаметрами и , теплопроводностью , с температурами поверхностей и .

В цилиндрических координатах задача является одномерной. ДУТ в цилиндрических координатах:

Граничные условия: .

Чем меньше радиус трубы, тем больше плотность потока.

Линейный тепловой поток – полный тепловой поток через боковую поверхность стенки длиной 1 метр.

Многослойная цилиндрическая стенка.

8.Теплопередача через плоскую стенку.

Теплопередача – явление теплообмена между двумя подвижными теплоносителями, разделенными непроницаемой стенкой. Определение тепловых потоков сводится к решению задачи теплопроводности с граничными условиями третьего рода (известны температуры на границах тела и коэффициенты теплоотдачи среды).

ДУТ и граничные условия:

Тепловой поток через плоскую стенку:

Решение системы уравнений:

полное сопротивление теплопередачи: внутреннее термическое сопротивление стенки и два сопротивления пограничных слоев.

коэффициент теплопередачи.

Уравнение теплопередачи через плоскую стенку:

В случае многослойной плоской стенки вместо внутреннего термического сопротивления стенки подставляется полное сопротивление .

9. Теплопередача через цилиндрическую стенку.

В задаче известны радиусы трубы, температуры и коэффициенты теплоотдачи среды, теплопроводность трубы. Найти погонный тепловой поток и температуры на поверхности трубы.

Тепловой поток через цилиндрическую стенку:

Решение системы уравнений:

полное термическое сопротивление цилиндрической стенки.

коэффициент теплопередачи через цилиндрическую стенку.

Уравнение теплопередачи:

10. Тепловая изоляция.

При тепловой изоляции труб в некоторых случаях нанесение слоя изоляции может привести к увеличению тепловых потерь.

Полное термическое сопротивление трубы с изоляцией имеет вид:

Критический диаметр изоляции:

Условие правильное работы изоляции:

Материал изоляции выбирается из условия:

Например, в случае материал применим для труб диаметром от 4 см в диаметре.

11. Конвективный теплообмен.

КТО – совместный процесс передачи тепла за счет движения среды (конвекции) и теплопроводности среды. Величина теплового потока состоит из тепловых потоков за счет теплопроводности и за счет конвекции.

Задачи КТО: смешение теплоносителей разной температуры, задачи теплопередачи и теплоотдачи (теплообмен между поверхностью и подвижной средой).

Закон Ньютона-Рихмана:

температурный напор.

коэффициент теплоотдачи, характеризует интенсивность теплообмена между стенкой и средой, числено равен плотности теплового потока при единичном температурном напоре. Находится экспериментально или расчетом.

Задачи КТО сводятся к определению теплового потока через коэффициент теплоотдачи, или через дифференциальное уравнение КТО.