Процессы и аппараты нефтегазо- переработки. процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии куиии д., Левеншпиль о

• Название: процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии куиии д., Левеншпиль о
• Анкор: Процессы и аппараты нефтегазо- переработки.docx
• Дата: 05.05.2018
• Размер: 2.36 Mb.
• Имя файла: Процессы и аппараты нефтегазо- переработки.docx
• Тип: Документы; #18896
• страница: 22 из 60

0,58 -0,7!)


0,90 -0.80

Перекрестит,ш ток с однократным пересеченном UV^ 0,5 -2,0

■i=hzHr


Сложным перекрестный ток


0 i •


Сложный перекрестный ток


1,0

626. 
     •‘-ЬНД*
     

Перекрестный ток с двукратным пересечение'.'! Г, IVA -- 0,75 —1,5

П I h \/ \1; h ■ (KF)_B03apIKF

Элемент с возвратным потоком (трубка Ф.чльда)

Приведенный водяной эквивалент потоков W определяется из уравнения

4 P
(ix.10)

5. 
   ПЕРЕДАЧА ТЕПЛА ЧЕРЕЗ СТЕНКУ
   

1737. 
      Передача тепла через плоскую стенку теплопроводностью.
      
1738. 
      Через плоскую однородную стенку поверхностью F и толщиной б (рис. IX-4) тепло Q передается теплопроводностью. Коэффициент теплопроводности материала стенки равен к. Согласно закону Фурье, можно записать:
      
1739. 
      Q ==■ —к F dx
      
1740. 
      
      Q/F
      
      
      . dt

^Х dx

или для плотности теплового потока q

Разделив переменные и проинтегрировав, получим

X t


или


qjdx= —к J

О Ст

^СТ1

qx ^k(t_CT_l — t)

Для всей стенки (х б, t — ^ст₃ ), получим

q6 — к (t_cTl Ct₂)

Из уравнений (IX,11) и (IX,12) получим


dt


Ctj Ст₂


(IX,11) (IX,12)

(IX,13)

Рис. IX-4. Изменение температуры при теплопроводности через плоскую стенку.

т. е. распределение температур в плоской стенке имеет линейный характер. Плотность теплового потока через плоскую стейку определяется из следующего выражения:

(IX,14)

к

4 = “3“ (^ст₁ — кт₂)

Отношение к/б называется тепловой проводимостью стенки, а обратная величина б /к — тепловым сопротивлением. Общее количество переданного через плоскую стенку тепла будет равно

Передача тепла теплопроводностью через многослойную плоскую стенку. По аналогии с предыдущим рассмотрим передачу тепла теплопроводностью через плоскую многослойную стенку (рис. IX-5), состоящую из п слоев. Будем считать, что смежные соприкасающиеся поверхности имеют одинаковую температуру. Согласно уравнению (IX, 14), можно записать для каждого слоя следующие выражения:

я --

*1

«г


(Стх


Я


Ст₃)

*^ст2)

^q — б" (^tcrn ^tcTn+1)

Решив эти уравнения относительно разности температур и

сложив левые и правые части равенств, получим

Ст-1 ^{СТ_п+1 = Я

1 = 1

Плотность теплового потока

(IX,16)

^ст, С Я = -ПГ

£ (б/А<)

1=1

Стоящее в знаменателе выражение £ (6_г/А,_г) представляет собой

i=i

общее термическое сопротивление при теплопроводности через

Рис. IX-5. Распределение температур по толщине многослойной стенки при теплопроводности.

Рис. IX-6. Схема передачи тепла через многослойную плоскую стенку.

многослойную стенку. Температура на границе двух любых соседних слоев определяется из уравнения

/

Стj₊₁ = Ctj я £ (^iAi)

При / = п получим общую разность температур для многослойной стенки t_cr . — t_CT .

^с л+1 ^с 1

Теплопередача через плоскую многослойную стенку. Горячий ноток, имеющий температуру t_x, омывает многослойную стенку (рис. IX-6), изменяя температуру в прилегающем к стенке слое от /, до t_c.Далее по толщине стенки температура изменяется от /_CTi до /_ст и в слое холодного потока вблизи стенки — от (_СГ/1+1 До /₂- От горячего потока к стенке и от стенки к менее горячему потоку тепло передается конвекцией, а внутри стенки — теплопроводностью. Поскольку плотность теплового потока через разные участки одинакова, можно записать следующие уравнения:

_q _ (/_CTi - /сГ„ _{+ 1}) I

1 — 1

ч -М'”_Я+1-д

где и а.ь — коэффициенты теплоотдачи от горячего потока к стенке и от стенки к нагреваемому потоку соответственно.

Определив из приведенных уравнений разности температур для соответствующих участков и сложив правые и левые части этих выражений, получим

Отсюда


.L _L

К ’ 0ц


п


i- I


(IX,17)

Между тем, из уравнения (IX,4) следует, что

т. с. общее термическое сопротивление 1 /К равно сумме всех частных термических сопротивлений. Уравнение (IX, 17) служит для расчета коэффициента теплопередачи К-

Из уравнения (IX,17) следует, что 1 /К > l/a_t, 1 /К > б,7А,_г и I/К > 1 /а₂, т. е. К < сс_и К < и К < а₂. Следовательно, коэффициент теплопередачи К всегда меньше каждого из коэффициентов теплоотдачи ot_A, а_г и тепловой проводимости Х/б любого слоя стенки.

Передача тепла через цилиндрическую стенку теплопроводностью. Рассмотрим теплопроводность однородной цилиндрической стенки (стенки трубы) внутренним диаметром d_n 2г_а и наружным = 2г,„ длина которой I (рис. IX-7).

Q =- --Х 2nrt

dt	Q	dr
	2я/Д	r
| dt	Q	f dr
	2nU	J г
CTi		rti
' ^CTj :	Q 1	In Гв
	2nkl	r

(IX,18)

627. 
     Разделим переменные *и проинтегрируем
     

Согласно закону Фурье, для любой изотермической поверхности радиусом г можно записать следующее выражение:

Из полученного выражения следует, что по толщине стенки температура изменяется по логарифмическому закону. Это связано с изменением плотности теплового потока при изменении

Рис. IX'7. Иi.wjffJH/fS теигтзэагуры при теплопроводности через цилиндрическую стенку: а — греющий поток внутри трубы; б -- то же, снаружи трубы.

' ^ст„ —-


2л\1


(IX, 19)

радиуса. При г = r„ t = t_CTa, и из уравнения (IX, 18) получим следующее выражение для разности температур стенки

При направлении теплового потока снаружи трубы внутрь уравнение Фурье можно записать в виде (рис. IX-7, 6)

Q = — X 2nd

где г = г_н — х, если х = 0, при х = г_и=г_в, г = г_в. После преоб

разований получим выражение

Q d. (г_н —х) Q dr

2лXI ' г_н— х 2лU ' г

Проинтегрируем это уравнение в пределах от t = до t слева и от г = г_ц до г справа, получим

При г = г_п и t = ^_СТз получим уравнение (IX, 19).

Теплопроводность многослойной цилиндрической стенки. Уравнение (IX,19) можно^применить к каждому слою многослойной цилиндрической стенки

t

СТ.
Q .

7ГТ Т =-

inh.d r_Hj>

^<ст» ^Ст^ 2яЯ„1 ^1П г_в„

*^ст1 ^(стп₊1 2п1


у ч.

2j Яг г_В;