Способы распространения тепла и виды теплообмена. Классификация теплообменных аппаратов. Расчет теплообменных аппаратов

Способы распространения тепла:

Теплообмен – самопроизвольный необратимый процесс переноса теплоты в пространстве с неоднородным распределением температуры.

Теплопроводность - перенос теплоты микрочастицами в сплошной среде из зоны с высокой температурой в зону с низкой температурой. Перенос теплоты вместе с макроскопическими объемами вещества носит название конвекции. Теплообмен между жидкостью и поверхностью твердого тела называют – конвективной теплопередачей. Излучение – это теплообмен, обусловленный превращением внутренней энергии вещества в энергию электромагнитных волн. Массаобмен - характерен для процесса теплообмена в многокомпонентных средах. Q-мощность теплового потока (Дж/с=Вт)-это количество теплоты передаваемое в единицу времени ч/з произвольную поверхность. q=Q/F (Вт/м2)-плотность теплового потока, кол-во теплоты передаваемое в единицу времени ч/з единичную поверхность.

Теплообменным аппаратом называют устройство предназначенное для нагревания, охлаждения или изменения агрегатного состояния теплоносителя.

Классификация теплообменных аппаратов.

Теплообменники с двумя теплоносителями в зависимости от способа передачи тепла делят

-смесительные; -рекуперативные;

-регенеративные; -смешанные;

-с промежуточным теплоносителем.

В смесительных теплообменниках процесс теплопередачи происходит при перемешивании теплоносителей, поэтому их называют контактными.

Рекуперативный теплообменник-это когда от одного теплоносителя к другому теплота передается ч/з разделяющую их стенку, имеющую хорошую теплопроводность(медь, латунь) Могут быть: рпямоточными (параллельное движение теплоносителей в одном направлении), противоточными (параллельное встречное движение), перекрестноточными (взаимоперпендикулярное движение).

Регенеративный - теплота от одного носителя к другому передается с помощью третьего, аккумулирующего передаваемою теплоту. В качестве аккумулирующего материала используют кирпич, листы металла, засыпку и т.д.

Расчет теплообменных аппаратов. Рассмотрим метод определения площади необходимой поверхности нагрева простейшего теплообменника труба в трубе с прямым током, для передачи кол-ва теплоты Q от греющей жидкости нагреваемой жидкости.

Пусть в единицу времени ч/з теплообменник протекает m'кг греющей жидкости с удельной теплоемкостью с' и температурой на входе в теплообменник Т₁ и на выходе Т₂. Одновременно ч/з теплообменник протекает m"кг нагреваемой жид-ти с удельной теплоемкостью с" и температурой на входе в теплообменник Т₁^’’ и на выходе Т₂". Между жидкостями происходит теплообмен. Если коэф. Теплопередачи (к) принять постоянным для данного аппарата с поверхностью нагрева S, то в единицу времени передается | кол-во теплоты: Q=kS∆Tcp. где ∆Тср - средняя разность температур рабочих тел.