metode de transfer termic
Metode de transfer de căldură - căldura este întotdeauna transferată din corp mai încălzit la mai puțin încălzită. Metodele de transfer de căldură din corp solid (perete) care curge pe lângă ea la fluid sau gaz numit emisivitate. Metodele de transfer de căldură de la un mediu la altul, separate printr-un perete despărțitor (perete) sunt numite de transfer de căldură. Există trei moduri de transfer de căldură: conducție, convecție și radiație (radiații).
termoconductor este procesul de propagare a căldurii în corp (a) prin transferul de energie cinetică mai încălzită la o molecule mai puțin încălzite care sunt în contact unul cu celălalt. În forma sa pură are o conductivitate termică în solide este paturi foarte subțiri, fixe de lichid și gaz.
Metodele de transfer de căldură sunt distribuite prin peretele cazanului. Conductivitatea termică a diferitelor substanțe diferite. bune conductoare de căldură sunt metale. conductivitate termică foarte mici de aer. efectuat slab caldura corpului poros, azbest, simțit și negru.
Se numește transfer prin convecție, căldură datorită mișcării volumului molar al mediului. De obicei, procesul de transfer de căldură convectiv are loc în combinație cu o conductivitate termică și este realizată prin volumele libere sau forțate mișcare molare ale lichidelor sau gazelor (naturale sau convecție forțată). căldură prin convecție naturală propagates din cuptoarele, dispozitivele de încălzire, încălzirea apei din boilere, racire, reglare cazane și alte dispozitive termice. Libera circulație a fluidelor sau gazelor datorită diferite densitatea particulelor medii încălzite și reci. De exemplu, aerul din apropierea suprafeței cuptorului devine mai ușor încălzit, se ridică în sus, și în locul ei este alimentat la rece mai grele. Ca urmare, există o cameră de circulație a aerului care transporta caldura.
Tehnicile de transfer de căldură includ convecție. convecția forțată are loc cu transferul de căldură de pe peretele interior al cazanului în mișcare a apei sub acțiunea pompei.
Radiație (radiații) este numit transferul de căldură de la un corp la altul, prin intermediul undelor electromagnetice prin transparent pentru mediu radiație termică. Acest proces este însoțit de transferul de energie termică prin conversia în căldură radiantă, și invers, în căldura radiantă. căldură prin radiație este transferată de la flacăra de ardere a combustibilului la suprafața secțiunilor de fier sau țeavă de oțel ale cazanului. Radiation - este cel mai eficient mod de a transfera căldură, mai ales în cazul în care organismul care emite are o temperatură ridicată, iar razele de la ea sunt orientate perpendicular pe suprafața încălzită.
Conceptul de transfer de căldură. Cele de mai sus trei tipuri de transfer de căldură în formă pură este foarte rară. În cele mai multe cazuri, un tip este urmat de un altul. Un exemplu în acest sens este transferul de căldură de la gazele de ardere la peretele cazanului (fig. 7). Din stânga suprafața în contact cu gazele de ardere fierbinți și un t1 dreapta se spală cu apă și temperatura T2, la o temperatură cuprinsă în temperatura peretelui este redusă în axa x.
Fig. 7.Peredacha de căldură din gazele de ardere la peretele cazanului.
În acest caz căldura din gazul la peretele transferat simultan prin convecție, conducție și radiație (căldură radiantă). Transferul simultană de căldură prin convecție, conducție și transfer de căldură prin radiație se numește complex.
Rezultatul acțiunii simultane a fenomenelor elementare separate, este atribuită unuia dintre ei, și este considerat un important. Astfel, radiații (radiații), denumit impact mai direct, transferul de căldură în camera de ardere din gazele de ardere către exteriorul suprafeței de încălzire a cazanului joacă un rol major, dar, în plus ea implică transferul de căldură și convecție și conductivitate termică.
Metodele de transfer de căldură din exterior spre suprafața de încălzire interioară prin peretele metalic strat de funingine și stratul de scală se efectuează numai prin conducție. În cele din urmă, din suprafața interioară a căldurii cazan de încălzire a apei este transferată prin convecție numai. Procesul de schimb Coșurile cazan de căldură între secțiunea de perete și spălare a gazelor, este de asemenea un rezultat al acțiunii combinate a convecției, conducție și radiație. Cu toate acestea, deoarece miezul este luat fenomenele de convecție.
O caracteristică cantitativă a transferului de căldură de la un lichid de răcire la alta prin peretele lor de separare este un coeficient de transfer termic K. Coeficientul K planară perete cantitatea de căldură transferată pe unitatea de timp de la un fluid la o altă zonă de 1 m 2 la o diferență de temperatură între acestea într-un grad. - se determină prin formula:
unde α1 - coeficientul de transfer al căldurii din gazele pentru a încălzi suprafața peretelui W / (m 2 x °); δ 3 - grosimea depunerilor de cenușă sau funingine (așa-numita contaminare exterior), m; δst - grosimea peretelui secțiunilor sau tuburi, m; ? H - grosimea scalei (așa-numita poluare internă), m; λ3. λst. λv - conductivități termice respective de cenușă sau funingine, și scala peretelui (W / m x °); α2 -. Coeficientul de transfer de căldură de la perete la apa / W / (m 2 x °).
În conformitate cu un exemplu de transfer termic compozit (a se vedea figura 7 ..) totală Coeficientul de transfer termic, iar gazele din cazan pe perete, respectiv, este:
în cazul în care αk și αl - coeficienții de transfer de căldură prin convecție și radiație.
Inversul coeficientului de transfer de căldură, transferul de căldură se numește rezistență termică. Pentru acest caz:
Diferite materiale au coeficienți diferiți de conductivitate termică.
conductivitate termică K - cantitatea de căldură transmisă printr-o unitate de suprafață a suprafeței de încălzire pe unitatea de timp, la o diferență de temperatură de 1 ° și o grosime a peretelui de 1 m atunci când se utilizează unități non-SI (kcal h) Dimensiunea de conductivitate termică coeficient kcal × m / (m 2 x h. × grade), SI - W / (m x °).
Coeficienții de conductivitate termică a diferitelor materiale, cel mai des întâlnite în cazan - o arta cazan, rezumate mai jos, W / (m x °).
Cantitatea de căldură Q, transmisă prin perete definit prin formula:
unde K - coeficientul de transfer termic, W / (mg x grade); At - diferența medie de temperatură între medie de temperatură diferență, deg de încălzire și medii încălzite sau; H - suprafață de încălzire, m 2.
diferența de temperatură medie este dată de At:
și în care Δtg Δtm - cea mai mare și cea mai mică diferență de temperatură între încălzire și mediul încălzit.
Fig. 8. Temperatura de schimbare Character fluidelor de lucru la
și - co-curent; b - contra.
Caracterul schimbării temperaturii fluidului de lucru este prezentat în Fig. 8. Dacă un schimbător de căldură și încălzit de un fluid de încălzire curge într-o singură direcție, un astfel de sistem se numește mișcare echicurent (a se vedea figura 8, de asemenea ..) Și invers - un contor (a se vedea figura 8, b ..).
Pentru o unitate de suprafață de transfer de căldură suprafețelor de curgere relativ, q notat, este egal cu:
Din formulele de mai sus este evident că cantitatea de căldură transferată este mai mare, cu atât mai mare suprafața și căldură H mai mare decât diferența de temperatură medie sau diferența de temperatură și coeficientul de transfer termic K. Prezența scum pe peretele cazanului, funingine sau cenușă reduce semnificativ coeficientul de transfer termic (vezi. Exemplul de mai jos ).
Factorul determinant în transferul de căldură prin radiație radiază temperatura corpului și gradul de blackness. Prin urmare, pentru a intensifica transferul de căldură prin radiație, este necesară creșterea temperaturii corpului radiant, crescând rugozitatea suprafeței.
Transferul de căldură prin convecție depinde de: viteza de curgere a gazului, diferența de temperatură dintre încălzire și mediul încălzit, natura gazelor fluxului de încălzire de suprafață - longitudinale sau transversale, aspect de suprafață - netedă sau aripioare. Principalele metode de intensificare a transferului de căldură prin convecție sunt: creșterea vitezei gazului, răsucirea lor în conducte, creșterea suprafeței de încălzire datorită aripioarelor crește diferența de temperatură între, punerea în aplicare a unui contor (contor) spălarea de încălzire și medii încălzite.
Exemplu. Luați în considerare amploarea și impactul funingine asupra transferului de căldură în cazan, folosind datele din această secțiune. Acceptare grosime fontă secțiune de perete cazan δ1 = 8 mm, și depus pe acesta un strat de grosime scară δ2 = 2 mm și un strat de funingine δ3 = 1 Um. Coeficienții de conductivitate termică a λ1 peretelui. scala λ2 și λ3 respectiv funingine presupus egal cu 54; . 0,1 și 0,05 kcal / (m x h x grade) (√62,7; 0,116 și 0,058 W / (m 2 × K) valori ale coeficienților de transfer de căldură de gaze la perete = 20 a1 kcal / (m 2 x °). de la perete la apă = 1000 a2 kcal / (m 2 x h x grade) Temperatura gazului t egal accepta gaz = 800 ° C, apa t = 95 ° C
Calculele sunt făcute pentru pereți puri și contaminați de cazan din fonta.
Un perete al cazanului curat.
Am găsit coeficientul de transfer termic:
K = (l / α1 + δ / λ + l / α2) -1 = (1/20 + 0,008 / 54 + 1/1000) -1 = 1 / 0.0512 = 19,5 kcal / (m 2 x h × grade) = 22,6 (W / m x 2 grade), iar fluxul de căldură prin perete.
q = KΔt = 19,5 (800-95) = 13700 kcal / (m 2 x h) = 15850 W / (m 2).
Definim temperatura exterioară suprafața peretelui din cluburile de fier, folosind formula
Din calcul arată că, atunci când cazanul curat temperatura nu este foarte diferită de temperatura apei din interiorul cazanului.
B. Poluarea cazanului de perete.
Repetând întregul calcul, vom găsi:
K = (l / α1 + δ1 / λ1 + δ2 / λ2 + δ3 / λ3 + 1 / α2) -1 = (1/20 + 0,008 / + 0.002 54 / 0,1 (+ 0,001 / 0,05 + 1 = 1000) -1 = (0.0912) -1 = 11kkal / (m 2 x h x 1 x grade) = 12,7 (W / m 2 x °)
q = 11 (800 - 95) = 7750 kcal / (m 2 x h) = 8960 W / (m 2), Tw = 800 - 7750/20 = 412C.
Din calcul arată că depunerea de funingine este de nedorit prin aceea că ea, având o conductivitate termică scăzută împiedică transferul de căldură de la gazele de ardere la pereții cazanului. Acest lucru conduce la un consum de combustibil excesiv, a redus generarea de cazane de apă sau abur fierbinte.
Scalarea având o conductivitate termică scăzută - reduce semnificativ transferul de căldură către pereții cazanului din apă, prin peretele supraîncălzi puternic și, în unele cazuri; izbucni, provocând accidentul cazanului.
Comparând rezultatele calculului, vedem că transferul de căldură prin perete contaminat a scăzut aproape de două ori temperatura peretelui secțiunii de fier, la scară mărită la condiții periculoase pentru limitele de rezistență din metal, care pot duce la ruperea secțiunii. Acest exemplu demonstrează necesitatea curățarea regulată a cazanului ca o scară și funingine sau cenușă.
Ați putea fi interesat
