Теплопередача. Тепловые процессы

1. Теплопередача

Тема
:
Теплопередача

2.

Технологические процессы, скорость
которых определяется скоростью
подвода или отвода тепла называются
тепловыми процессами, а аппаратура,
предназначенная для проведения этих
процессов называется тепловой или
теплоиспользующей аппаратурой.

3.

К тепловым процессам относятся:
1) нагревание - повышение температуры
перерабатываемых материалов путем подвода
к ним тепла;
2) охлаждение - понижение температуры
перерабатываемых материалов путем отвода от
них тепла;
3) конденсация - сжижение паров какого-либо
вещества путемотвода от них тепла;
4) испарение - перевод в парообразное
состояние какой-либо жидкости путем подвода
к ней тепла.

4.

Частным случаем испарения является
процесс выпаривания концентрирование
при кипении растворов путем удаления
жидкого летучего растворителя в виде
паров.
В тепловых процессах взаимодействуют не
менее чем две среды с различными
температурами, при этом тепло
передается самопроизвольно только от
среды с большей температурой к среде с
меньшей температурой.

5.

Среда с более высокой температурой,
отдающая тепло при теплообмене,
называется теплоносителями, а среда с
более низкой температурой,
воспринимающая при теплообмене тепло,
называется хладагентом.
Передача тепла от одного тепла к другому
может происходить посредством
теплопроводности, конвекции,
лучеиспускания.

6.

Передача тепла теплопроводностью
осуществляется путем переноса тепла при
непосредственном соприкосновении
отдельных частиц тела. При этом энергия
передается от одной частицы к другой в
результате колебательного движения
частиц.
Передача тепла конвекцией происходит
только в жидкостях и газах путем
перемещения их частиц.

7.

Конвекция может быть естественной,
обусловленной разностью плотностей в
различных точках объема жидкости (газа),
возникающей вследствие разности
температуры в этих точках.
Вынужденной - обусловленной
принудительным движением перемешивание мешалкой.

8.

Лучеиспусканием называется процесс
передачи тепла путем переноса энергии в
виде электромагнитных волн. В этом
случае тепловая энергия превращается в
лучистую энергию (излучение), которая
проходит через пространство и затем
снова превращается в тепловую.

9.

В реальных условиях тепло передается не
каким-либо одним из указанных выше
способов, а комбинированным путем.
Например, при теплообмене между
твердой стенкой и газовой средой тепло
одновременно передается конвекцией,
теплопроводностью и излучением.

10. Расчет теплообменной аппаратуры

Расчет включает:
1) определение теплового потока (тепловой
нагрузки аппарата), т.е. количество тепла Q,
которое должно быть передано за
определенное время (за сек., час. или одну
операцию) от одного теплоносителя к
другому;
2) определение поверхности теплообмена
аппарата, обеспечивающий передачу
требуемого количества тепла в заданное
время.

11.

Поверхность теплообмена находят из
основного уравнения теплопередачи:
Q = k F tср τ
где: k - коэффициент теплопередачи,
определяющий среднюю скорость передачи
тепла вдоль всей поверхности теплообмена;
- средняя разность температур между
теплоносителями, определяющая среднюю
движущую силу процесса теплопередачи или
температурный напор;
- τ - время.

12. Количество тепла, подаваемое от более нагретого к более холодному теплоносителю, пропорционально поверхности теплообмена,

среднему температурному напору и времени.
0` – 50`
10` - 40`
20` – 30`
30` - 30`
Δt = 50`
Δt = 30`
Δt = 10`
Δt = 0`
- Где будет быстрее
нагреваться вода
на 5, в первом
сосуде или
втором?
- Быстрее
теплопередача
будет в том случае,
где будет больше
Δt

13. Направление движения теплоносителей

tср = tmax ± tmin
где: - max разница температур
- min разница температур
Процесс передачи тепла от горячего к холодному в слое
горячею теплоносителя температура меняется от Т до Тср, по
толщине стенки от t до t и в слое холодного теплоносителя от t
до t.
В этом случае передача тепла от горячего теплоносителя к
стенке и от стенки к холодному теплоносителю осуществляется
путем конвекции, а через стенку - путем теплопроводности.

14. Интенсивность суммарного процесса можно определить с учетом коэффициента теплоотдачи и теплопередачи по формуле:

K = 1/(1/α1 + δ/λ+ 1/α2)
где: K - коэффициент теплопередачи;
α1, α2 - коэффициенты теплоотдачи обоих
теплоносителей;
δ и λ - соответственно толщина и
теплопроводность разделяющей их стенки.

15. Передача тепла через цилиндрическую стенку

При передаче тепла через тонкостенные
трубы можно пользоваться формулой для
плоской стенки.

16. Тепловой баланс

Qхолод.теплоноситель= Qгоряч.теплоноситель
Сколько тепла отдает в теплообменнике горячий
теплоноситель, столько приобретает холодный
теплоноситель.
Qгор. = МС(Т1-Т2);
Qхол. = МС(t2-t1);
где: Т1,Т2, t1,t2 - начальные температуры теплоносителей и
конечные
С и с – их удаленные теплоемкости.