ПОНЯТТЯ ТЕПЛОПЕРЕДАЧІ. ПЕРЕДАЧА ТЕПЛА ЧЕРЕЗ ПЛОСКУ ОДНОШАРОВУ СТІНКУ

Ми з’ясували, що передача тепла може відбуватись трьома різними способами і для кожного з цих способів навчились розраховувати передачу тепла.

В дійсності теплообмін у всіх теплових апаратах і пристроях, в тому числі і в умовах пожежі, найчастіше проходить одночасно усіма видами теплопередачі. Тому тепер теплопередачу будемо розглядати, як сумарне поняття.

Одночасна передача енергії дією конвекції, теплопровідності і випромінювання називають складним теплообміном.

Розглянемо складний теплообмін.

Нехай є однорідна плоска стінка товщиною , площею поверхні F і коефіцієнтом теплопровідності .

З лівого боку стінка нагрівається середовищем, що має постійну температуру , а з правого охолоджується рідиною температура якої . Коефіцієнти тепловіддачі між гарячим середовищем і поверхнею стінки зліва , а з правого боку .

Необхідно визначить тепловий потік від гарячого до холодного середовища через поділяючу їх стінку.

В загальному випадку теплота від гарячого середовища до поверхні стінки передається конвективним і променевим способом, тому тепловий потік можна визначити по закону Ньютона-Ріхмана.

……………………………………………..(5.1),

де - температура поверхні стінки з боку гарячого середовища.

Рис.5.1. Теплопередача через а)плоску одношарову стінку б)плоску багатошарову стінку

При стаціонарному режимі той же тепловий потік передається теплопровідністю через стінку. За законом Фур’є

- температура стінки збоку холодного середовища.

Той самий тепловий потік Ф шляхом конвективного та променевого теплообміну передається від поверхні стінки до охолоджуючого середовища і оточуючим стінку тілам. Цей потік визначаємо також за законом Нютона-Ріхмана.

Q

…………………………………………………(5.3),

Виразимо кожне з рівнянь 1,2 і 3 відносно різниці температур.

	Q		Q		Q

, , ,

Складемо,відповідно, ліві і праві частини цих рівнянь:

Q

Q

, або ……..(5.4).

Термічний опір теплопередачі.

Вирази та називають термічними опорами тепловіддачі,

Вираз - термічний опір теплопровідності.,а вираз - повний термічний опір теплопередачі.

Величина обернена до повного термічного опору, називається коефіцієнтом теплопередачі k через однорідну плоску стінку

, ,………………………………….(5.5)

Різницю температур називають температурним напором.

Вводячи ці позначення у рівняння (4) отримуємо: , або

- рівняння теплопередачі.

В практиці теплопередачі в пожежній справі дане рівняння використовують для визначення:

1) температури тепловіддаючих поверхонь опалювальних приладів, а також температури на поверхнях стін, перегородок, покриттів при довготривалих пожежах;

2) товщини стінок для отримання безпечної в протипожежному відношенні температури ;

3)проводять перевірочний та конструктивний розрахунок теплообмінних апаратів.