Теплообменные процессы, способы передачи теплоты.

Процессы, скорость которых определяется скоростью подвода или отвода тепла, называются теплообменными. К ним относятся нагревание, охлаждение, конденсация, испарение.

Нагревание —это повышение температуры обрабатываемых материалов путем подвода тепла. Охлаждение —понижение температуры веществ путем отвода от них тепла. Конденсация —сжижение паров путем отвода тепла. Испарение —перевод в парообразное состояние веществ путем подвода тепла. Частным случаем испарения является выпаривание —растворов путем удаления растворителя в виде паров.

В тепловых процессах взаимодействуют не менее двух сред называемых теплоносителями. Самопроизвольно тепло передается только от горячего теплоноситетля к холодному. Теплоноситель с большей температурой называется греющим, с меньшей —нагреваемым.

Различают однофазные теплоносители, т.е. свойства которых изменяются в пространстве непрерывно, и многофазные —сотоящие из нескольких однофазных частей, на границах которых физические свойства меняются скачками.

Основной характеристикой теплового процесса является количество передаваемого тепла, которое определяется из основного уравнения теплопередачи

d²Q = K_л t dF d,

или для установившегося процесса

Q = K  t_м F,

где d²Q — количество переданного тепла;

K_л —локальный коэффициент теплопередачи;

 t —разность температур между теплоносителями;

dF —элемент поверхности теплообмена;

d —продолжительность теплообмена;

K —средний коэффициент теплопередачи;

 t_м —средний температурный напор;

F —полная поверхность теплообмена.

Из основного уравнения теплопередачи определяют поверхность теплообмена аппарата

F = Q/(K  t).

Определение кинетических характеристик теплового процесса —средней разности температур и коэффициента теплопередачи —является основной задачей теплопередачи. Тепло может передаваться тремя способами: теплопроводностью, конвекцией и излучением.

Теплопроводность — процесс распространения тепла внутри тела вследствие колебательного движения частиц. Наблюдается в твердых телах и тонких слоях жидкостей или газов.

Конвекция — перенос тепла вследствие движения и перемешивания макроскопических объемов газа или жидкости.

Тепловое излучение — распространение тепла в виде электромагнитных волн.

В большинстве случаев тепло распространяется одновременно двумя-теремя способами т.е. происходит сложный теплообмен.

Необратимый процесс переноса тепла в пространстве с неоднородным полем температуры называется теплообменом.