Schimbătoare de Căldură Tubulare cu Manta

C A P I T O L U L 1

TRANSFERUL DE CĂLDURĂ

Transferul de căldură este capitolul care se referă la studiul fenomenului in care se propagă căldura printr-un corp, între partea lui caldă şi cea rece sau între două corpuri cu temperaturi diferite.

Transmiterea căldurii este consecinţa diferenţei e potenţial termic.Cunoaşterea fenomenelor de transfer are ca scop principal activitatea sau frânarea cantitativă a transferului.

MODURI ELEMENTARE DE TRANSFER TERMIC

CONDUCŢIA

Conducţia reprezintă fenomenul de transfer de căldură efectuat prin contactul direct al particulelor unui corp.Fenomenul presupune imobilitatea corpului în interiorul

Căruia există gradient de căldură.

Conducţia este caracteristică pentru corpurile solide. Se poate discuta şi despre conducţie in corpuri fluide aflate în repaos, dar imobilitatea acestora în prezenţa unui gradient de căldură este mai greu de conceput. Transferul conductiv de căldură in fluide este însoţit de convecţie si radiaţie .

CONVECŢIA

Convecţia este fenomenul de transfer termic realizat prin transferul de masă între zone cu temperaturi diferite. Fenomenul presupune mişcarea mediului în interiorul căruia există un gradient de temperatură , deci convecţia este caracteristica mediilor fluide.Fenomenul se manifestă la suprafaţa de separaţie a fazelor ( solid – solid ; solid – gaz ; lichid – gaz )

RADIAŢIA

Radiaţia reprezintă transferul de căldură de la un corp la altul prin unde electromagnetice cu condiţia ca mediul care le separă să fie transparent pentru radiaţii termice.

Mecanismul radiaţiei constă în transformarea unei părţi a energiei interne a corpului în energie radiantă , care se propagă sub forma de unde electromagnetice în spaţiu în care, întâlnind celalalt corp se transformă în energie.

C A P I T O L U L II

RELAŢII DE CALCUL UTILIZATE ÎN TRANSFERUL DE CĂLDURĂ

CONDUCŢIA TERMICĂ

Conducţia termică există în orice substanţă indiferent de starea de agregare ;

în fluide conducţia coexistă cu convecţia şi uneori cu radiaţia, în solide este neglijată iar radiaţia nu există.

Se consideră un corp prin care se transferă căldura prin conducţie.

Cantitatea de căldură care străbate în timpul elementar dt de arie orientat

dA = dAnl aflat în câmpul de temperatură T este dat de Legea lui Fourier

Q = λA [ W ]

* λ - coeficient de conductibilitate termic [ W / mC0 ]

* - gradientul de temperatură [ C0 / m]

*A – aria de transfer termic [ m2 ]

CONVECŢIA TERMICĂ

Transferul termic convectiv apare datorită mişcării macroscopice ale fluidelor, sub formă de turbioane sau de curenţi.

Cele două cazuri limită ale transferului convectiv:

• Convecţia liberă ( naturală )

• Convecţia artificială

În regim laminar , transferul de căldură după normala la direcţia de curgere, decurge proporţional prin conductivitate.

În regim turbulent, determinant este transferul de căldură care se face simultan cu mişcarea elementelor macroscopice în fluid.

Transferulde căldură va fi mai intens, cu cât regimul de curgere va fi mai puternic turbulent.

STRATUL LIMITĂ TERMIC

Se consideră To>Tp – fluidul adiacent la placă se va răci, având pe diverse yone temperaturi intermediare To şi Tp

To > T > Tp - grosimea stratului limită termic

Zona de existenţă a variaţiei de temperatură da naştere stratului limită termic.

COEFICIENTUL INDIVIDUAL DE TRANSFER TERMIC

Zona din stratul limită în care apare căderea cea mai mare de temperatură se consideră ca fiind zona determinată de rezitenţa termică a transferului de căldură.

Se consideră toată rezistenţa la transfer concentrată şi în special în apropierea suprafeţei, unde vitezele de curgere sunt foarte mici, rezultând că transferul se realizează prin conductivitate a.î.