Основные уравнения теплопередачи

Количественной характеристикой сложного теплообмена служит коэффициент теплопередачи, который включает коэффициент теплоотдачи от внутренней среды к внутренней поверхности стенки и от внешней стороны стенки к окружающей среде.

При установившемся потоке тепла Q теплопередача к поверхности стенке составит:

, кДж/с.

где - коэффициент теплоотдачи.

Количество тепла, проникающего через стенку путем теплопроводности:

, кДж/с,

где d - толщина стенки, - коэффициент теплопроводности.

Теплопередача от поверхности к окружающей среде:

, кДж/с.

Из этих уравнений следует:

, кДж/с.

Безмашинные способы охлаждения

Охлаждение водным льдом

Широко применяется в различных отраслях, этому способствует доступность, большая скрытая теплота плавления и низкая температура тающего льда. Охлаждение льдом обусловлено теплоотдачей охлаждаемой среды к поверхности льда, при этом температура его плавления должна быть ниже температуры охлаждаемой среды. Количество тепла , отдаваемое с помощью льда и ледяной воды равно:

;

где - теплота на нагрев льда до ºС; - теплота плавления льда; - теплота нагрева ледяной воды до ; и - массовые теплоемкости льда и воды; - скрытая теплота плавления льда.

Ледяное охлаждение осуществляют тремя способами: 1 – непосредственным охлаждением; 2 – с использованием воды; 3 – с использованием воздуха в качестве промежуточного теплоносителя.

Непосредственное охлаждение – это прямой контакт со льдом. Лед измельчают, затем либо пересыпают продукт, либо обсыпают его вокруг.

Охлаждение с использованием воды в качестве промежуточного теплоносителя осуществляется путем использования льда для получения ледяной воды и охлаждения ей объекта. Вода циркулирует от объекта ко льду. Она может контактировать со льдом через стенку теплообменника (змеевика или пластинчатого). Коэффициент теплоотдачи от воды к поверхности льда 116 Вт/м²К.

Охлаждение с использованием воздуха в качестве промежуточного теплоносителя. Способ основан на передаче теплоты от охлаждаемого объекта воздуху, а от воздуха ко льду. При естественной циркуляции воздуха лед может располагаться в емкостях имеющих щели, жалюзи, гофрированные стенки для большей теплоотдачи. Коэффициент теплоотдачи 7 Вт/м²К. В случае принудительной циркуляции воздуха, воздух проходит через слой колотого льда. Теплообмен интенсифицируется. Коэффициент теплоотдачи 17 Вт/м²К при высокой влажности (95%) при этом способе получают =5 °С.