Технические науки/5. Энергетика.

К.т.н., доцент Илиев А.Г.

Южно-российский государственный университет экономики и сервиса

 

О ПРОЦЕССЕ ТЕПЛООБМЕНА

ПРИ РАБОТЕ СИСТЕМЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ

 

Как известно [1] теплопередачей называется процесс передачи теплоты от одного теплоносителя к другому через твердую стенку. Пусть температура горячего теплоносителя Т1, а холодного – Т2. Количество теплоты, передаваемое от горячего теплоносителя к стенке:

                             (1)

где α1 – коэффициент теплопередачи от ядра потока к стенке, Вт/(м2К); Т1  ТСТ1 – температура соответственно, горячего теплоносителя и стенки со стороны горячего теплоносителя, К; S – площадь поверхности теплообмена, м2; t – время, сек [2].

Теплота, передаваемая через стенку за счет теплопроводности:

                                                     (2)

где λ – теплопроводность стенки, Вт/(мК);δ- толщина стенки, м; ТСТ2 – температура стенки со стороны холодного теплоносителя.

Теплота, передаваемая от стенки к холодному теплоносителю:

                                     (3)

Решая систему из уравнений (1,2,3) получим:

или

;                                            (4)

Сравнивая уравнение (4) с основным уравнением теплопередачи:

                                                    ;                                          (5)

получим выражение для расчета коэффициента теплопередачи

                                        (6)

При условии наличия коэффициентов теплоотдачи обоих теплоносителей, толщины и теплопроводности стенки, уравнение (5) позволяет рассчитать коэффициенты теплопередачи. В уравнении (6) величина  называется термическим сопротивлением стенки, величины  и - термические сопротивления переносу теплоты через пограничные слои теплоносителей.

   В легкой промышленности, в частности при внедрении системы энергосбережения, использующей тепловой потенциал горячих промышленных сточных вод в качестве греющего теплоносителя, часто приходится рассчитывать теплоту через стенку, состоящую из нескольких слоев, например, через стенки аппаратов с тепловой изоляцией. В этом случае коэффициент теплопередачи будет равен:

                                   (7)

Где δi,  λi - коэффициенты теплоты и теплопроводности слоев, соответственно.

Из уравнений (6) и (7) видно, что коэффициент теплопередачи всегда меньше самого наименьшего из коэффициентов теплоотдачи.

Удельное количество приведенной теплоты выражается отношением

Согласно уравнению (4)

                                        (8)

 

ΔT – разность температур между теплоносителями.

Величина 1/К=r называется общим термическим сопротивлением теплопередаче, т.е.

Общее термическое сопротивление равно сумме термических сопротивлений стенки и пограничных слоев теплоносителя:

                                                  r = rCТ + r1 + r2                                                                           (9)

Полученные закономерности могут быть использованы при определении параметров теплообмена на предприятиях бытового обслуживания в случае внедрения энергосберегающих технологий.

 

Литература:

1.     Чесунов В.М. Захарова А.А. Основные химико-технологические процессы и аппараты в производствах легкой промышленности. М., Легкпромбытиздат. 1985г., 208с.

2.     Сабуров, Э.Н. Интенсификация теплоотдачи в кольцевых каналах с закрученным течением теплоносителя/ Э.Н.Сабуров, Лоухин Ю.Л., Осташев С.И. / труды 2-ой Второй Российской национальной конференции по теплообмену. – М.: 1998 – Т.6  - с. 196-198. 

3.     Илиев, А.Г. Энергосбережение на предприятиях социальной сферы /  Илиев, А.Г., А.Б. Сыса// Вестник воронежского государственного технического университета. 2008. Т. 4. №11 с. 167-169.