Q hőenergia egy jó része visszaverődik (reflexiót

Átírás

1 Hőtranszort 5.. Hősuárzás hősuárzás ne ás, int a hő eletroáneses hulláo utján való terjeése. z inravörös hősuárzás csa aor alaul át hőeneriává, ha az valailyen teste ütözi. Mint isert, inen aszolút nulla R hőérsélet ölötti test hősuaraat a i, e alacsony hőérséleten (7 alatt) ezene a hőhulláona nincs 5.5. ára. elületre eső hősuara nay yaorlati értée. Iarila, eloszlása. a suárzás által terjet hő a 7 eletti tartoányan ontos, aior a hulláo által terjet hőeneria jelentős lehet. test elületére eső suárzás által szállított hőeneria ey jó része visszaverői (relexiót szenve) ( R ), ey ási része eyelői (aszorciót szenve) ( ) és ey harai része iúzió által átjut a testen ( ) (lás az 5.5. árát). z eneria érleet elírva, övetezi: R ( y y y), ahol y y y (5.79) R Mint látható, az aszoreált (y ), a reletált (y R ) és a iúzió útján eloszlott (y ) hősuara raciójána összee. Mivel ineyi ülön-ülön és özött vehet el értéeet, a elvett értéetől üően ehatározható a test inősée. Ha y =, y R =y =, aor a test teljesen eyeli a hősuaraat. z ilyen testet aszolút eete testne nevezzü. z aszolút eete test inen suarat eyel, és a enne elhalozott hőeneriát in isuározza. Ilyen test a valósáan nincs, e ezt jól eözelíti a első elületén orozott ooz alán levő is lyu (lás a 5.6. árát). lyuon ejutott suárzás az üreen töszőri visszaverőés után ára. z aszolút eete test suáreyelő oellje. R

2 ranszortolyaato yaorlatila in eyelői. lyu eyeli a suaraat, e a hősuaraat ienei aáól. z aszolút eete test által iocsátott hősuárzás erőssée ü a hősuár hulláhosszától és a hőérsélettől. hősuárzás alatörvénye a Stean-oltzann-törvény. E szerint az aszolút eete test által iocsátott hőára arányos a elülettel és az aszolút hőérsélet neyei hatványával, vayis: *, W (5.8) ahol: * - az aszolút eetetest suárzási állanója, 5,676-8 W/( ), - a suárzó elület,, - a suárzó elület hőérsélete,. z összeüés jól türözi a hősuárzás hőérsélet üését. suárzás intenzitása (W -3 ) axiuöre szerint változi a hulláhossz üvényéen (lás az 5.7. árát). hőérsélet növelésével a öré axiua a ise hulláhossza tartoányáa tolói. Max és a orított arányan vanna eyással, int ahoy a Wien törvénye is leírja: 3 Max onst.,869, (5.8) z aszolút eete testtel ellentéten az aszolút ehér test az összes hulláot visszaveri, y =y =, y R = ára. z aszolút eete test suárzási intenzitásána változása a hulláhossz üvényéen ülönöző hőérséleteen (Fonyó-). 9

3 Hőtranszort Ellentéten e ét testtel, létezi ey olyan ieális test, aely a hőhulláoat in átenei, y =y R =, y =. Ez az u.n. iater test. valósáan ey testet se lehet ezee a szélsősées állaotoa eitatni. Ey test, aelyi ne aszolút eete, -nél ise eisszió éesséel renelezi ( ). z általa iocsátott hőára értée: *, W (5.8) z eisszióéesséet az aszolút eete test suárzásána hányaáan ajá e: E (5.83) E t hol E- a test eysényi elületére száított eissziós hőeneria (W/ ), E t - a eete test által isuárzott eneriasűrűsé. irchho törvénye szerint az eissziós és az aszorciós tényező aránya inen testne uyanaz és eyenlő az aszolút eete test eisszió éesséével és íy csa hőérsélettől ü, vayis: E E E t... EFt * ( ) (5.8) Ft szüre teste eisszió illetve aszorcióéessée az anyatól, az aszolút hőérsélettől és a suárzás revenciájától ü. hősuaraat a ülönöző anyai inőséű teste ülönözően nyeli el, illetve veri vissza. viláos, sia elülete jól visszaveri a hőt és rosszul suározzá i. sötét, éres elületű teste jó hőeyelő, és jól is suározzá a hőt. z iaran található letö elület eisszióéessée,9-ne vehető, í a tüörsia aluíniué csa, Hősuárzás ét szilár test özött Leyen ét ülönöző hőérséletű, ülönöző anyai összetételű szilár test. z eyi hőérsélete a ásié, >. ét test özött ellé ey hősuárzáson alauló hőcsere. nayo hőérséletű test hőáraa nayo, inta ise hőérséletűé, tehát a ise hőérséletű test tö hőt vesz át, int aennyit ia. Iővel ialaul ey teroinaiai eyensúly, a hőérsélete ieyenlítőne, a hőátaás eszűni, ellenen a hősuárzás tová tart, inét test hősuaraat ocsát i és hősuaraat aszoreál. ét test által isuárzott hőára értéei: * (5.85a) * (5.85) ise hőérséletű test által elvett hőennyisé értée tehát: 5

4 cs ranszortolyaato * (5.86), * Ha a ét test elülete ne árhuzaos, aor ey eoetriai tényezőt is iyelee véve elírható a hősuárzás összeüése: cs.,, * * (5.87) 5... Hősuárzás a örnyezet és ey iséretű test őzött Leyen ey elületű, hőérséletű iséretű test ey hőérséletű örnyezeten. aasa hőérséletű örnyezetől hősuárzás lé a test elé. Mint a érnöi szoásan ár elterjet, veyü azonosna a iséretű test eisszióéesséét a ét ülönöző hőérséleten,. Most elírható a iséretű test által elvett hőennyisé: * (5.88) 5.5. Gyaorlat: Száítsu i, ennyi hőt vesz el ey =,5 átérőjű és,6 hosszú vízszintes acélcső ey csőeencéen, ha a eence hőérsélete 588, az acélcső hőérsélete 588 és az acélcső eisszió éessée, 6. Meolás: iszáítju az acélcső elületét: L 3,,5,6,785,5,966 iszáítju az átvett hőennyiséet: * 8,966,6 5, W Gázo és őzö hősuárzása szilár testetől eltérően a ázo csa izonyos hulláhosszon veszne el vay ana le hősuaraat. töi hulláhosszon iaterént viselene. ázo hőelvétele hősuárzással a téroatuan történi. Mí az ey- és étatoos ázo ajne teljesen áteresztő, ai a töatoosa CO, H O, NH, SO CH ) nay aszorciós és eissziós éesséel ( 3, renelezne. Ey - hőérséletű, - eisszió éesséű áz és az - elületű, - hőérséletű és - eisszióéesséű test özött elléett suárzáson alauló hőcsere értée: * (5.89) ahol: - a áz aszorciós tényezője. 5

5 Hőtranszort 5... Hősuárzás és onveciós hőátaás léüres tér ivételével a hősuárzás és a hőáralás eyüttesen van jelen a hőtranszortan. ehát az átaott hőennyisé a onveciós és a suárzással átvitt hőennyisé összee. onveciós hőára: onv (5.9) suárzásos hőára a orális ra evezetésével elírható: ra ra (5.9) z össz hőára, ei: onv ra ra (5.9) Fiyelee véve a suárzásos hőátaás ét összeüését (5.88) és (5.9), elírható: * ra( ) * ra (5.93) 5.6. Gyaorlat: Határozzu e ey hener alaú (H=, = ) 353 alhőérséletű acél észülé suárzási echanizussal átaott hőveszteséet, tuva hoy a észülé ey aas, hosszú és 6 széles 93 hőérséletű helyisséen. Mennyi a észülé össz hővesztesée? Meolás hősuárzással cserélt hőennyiséet a övetező összeüés írja le: C F, W, C F C C C F iszáítju az F és F elületet: 3, F H 3, 7,85 F F 7,85,36 C C F 8 iszáítju a hősuárzással átaott hőennyiséet: 8 5,676 7,85, W C F z össz hőveszteséét a övetező összeüés írja le: ra 5

6 ranszortolyaato 9,7, , W onv raf ehát, az össz hőveszteséől 7 % suárzással és. 53 % onvecióval történi Gyaorlat: Száítsu i, ennyi hőt vesz el összesen, onvecióval és suárzással eyaránt, ey =,5 átérőjű és,6 hosszú vízszintes acélcső ey csőeencéen, ha a eence hőérsélete 588, az acélcső hőérsélete 588 és az acélcső eisszióéessée, 6, iserve a hőáralási tényezőt ehatározó összeüést ( /,3 ) Meolás: iszáítju a hőonveciós eyüttható értéét: iszáítju az, ,3.5 ra -ot: /,3 8,593 W/ 8,6 5, ,9 W/ * ra iszáítju az összes hőáraot:, ,59,9 75,8 W ra Összehasonlítva az elői ereénnyel látható, hoy az össz hőárana nay 55 részét ( 9,9 % ) suárzás útján aja a test. 75,8 53

7 Hőtranszort 5.5. Hőátocsátás Nayon so iari erenezésen ey elee öze hőjét visszü át özvetve, elválasztó alon eresztül, a hiee özee. Ilyenor a hő ne csa a alon, hane a al ét olalán elhelyezeő határréteeen is áthala. Ilyen esettel találozun élául a cuorsziru oncentrálásánál. Itt a ele öze a vízőz, a hie öze ei a cuorsziru. ele özeől a hő először átey a stanáló őzázis réteén (nincs onenzálás), aj a alon, a leraóásoon, aztán a cuorsziruan lévő réteen, eleleítvén a sziruot (lás a 5.8. árát). Ez a hőne az un. hasznos része, az, ai a eszaott céa eelelő. Van a őz hőjéne ey izonyos része, aely uyancsa özvetlenül távozi, e ost a ülső tére, azaz a eárlón ívüli tére. Itt is e hő először leyőzi a első réte ellenállását, aj a al ellenállását, utána a erenezést szietelő anya ellenállását, a ülső réte ellenállását, í véül a ülső tér hőérséletét eelve ehatol a leveő őtöeée. Ezt, a renszer szeontjáól ne hasznos hőennyiséet, hőveszteséne nevezzü onveció a őzréteen; - onució a alon ; 3 - onució a leraoásoon; - onutív és onvetív transzort a olyaé réteen a 5 - onvetív transzort a őzréteen; - onutív transzort a aláston; 3 - onutív transzort a hőszietelőn; - onvetiv és suárzó hőátaás a leveő réteen 5.8. ára. eárlóan elléő hőátocsátás: a- hasznos hőátocsátás a őztéről a csőalon eresztül, - vesztesées hőátocsátás (hővesztesé) a őztéről a öeny alán eresztül (Gavrilă-). Mint isert a hőárana le ell yőznie a aa és az összes ellenállást aaáa olaló határréteene a hőátaással szeeni ellenállását.

8 ranszortolyaato hőátocsátási tényező Leyen ey alrész, elyne az eyi olalán a ele öze ( ), a ásion a hie öze ( h ) özött ellé a hőátocsátás (lás a 5.9. árát). Veyün i eől a alól ey elei részecsét, elyne elülete. Mele i ele Mele e hie -alvastasá Hie e Hie i 5.9. ára. Hőátocsátás a sí al elei elületén. Írju el, a Newton éle lehűlési tőrvényt alalazva, az elei elületen átocsátott hőáraot: h 55 (5.9) ahol a - a hőátocsátási tényező, W/( ) hőátocsátási tényező ne ás, int az eysényi elületen, eysényi hőérsélet ülönsé hatására, eysényi iő alatt áthalat hő. Fiyelee véve az eysényi elületen áthalat hőáraot, vayis a hőára sűrűséet, elírható: h (5.95) h Felírva a hőátvitelt a háro rétere, övetezi:, 3 h h (5.96 a,, c) Stacionárius hőátocsátás esetén a hőárasűrűsé onstans, innen övetezi: h (5.97 a,, c) h

9 Hőtranszort Összeava a hőérsélet ülönséeet, elírható: h (5.98) h ieelve a hőérsélet ülönséet az (5.95)-ös összeüésől és ehelyettesítve a (5.98)-as összeüése, övetezi: vay h h h (5.99) Mint az (5.99)-es összeüés is utatja, a ét luiu réte és a al úy űöi, int ey sora acsolt ellenállás. Ey töréteű szilár al esetén az (5.99) összeüést a övetezőéen írju: i vay (5.) i i h i i i h hőátocsátás öveteztéen a elület hőérsélete változi, ai azt jelenti, hoy aior az összelülettel száolun, aor özees hőérséletet vesszü iyelee. Ilyenor, elírva az eész elületen áthalat hőennyiséet, övetezi, ele L/, (5.) ahol a - átlaos hőérséletülönsé,. hie L/ L/ L/ 5.. ára. Ellenáraú hőcsere hőleutása özees hőérsélet ülönsé özees hőérsélet ülönsé levezetésére veyü az 5.. árána eelelő hőcserét. Leyen állanó a hőátocsátási tényező, a ét luiu ajhője, az elveszített hő nulla, és a luiuo áralása stacionárius. Árázolju a hőérsélet és a 56

10 ranszortolyaato hőérsélet ülönsé eloszlását a hőára üvényéen ey ellenáraú hőcsere alalával. Fiyelee véve, hoy a ajhő állanó és az áralás stacionárius, a üvény lineáris. Uyancsa eyenest a a összeüés is: (5.) ahol: és a ét hőérséleteözelítés, vay ás szóval a véeen ért hőérsélet ülönsé, - az átvitt teljes/totális hőára. iejezve a elírható: értéét az (5.9) és az (5.)-es összeüéseől, illetve (5.3) ( ) ( ) Szétválasztva a változóat és interálva a ővetező összeüést aju: (5.) Összehasonlítva a (5.) és (5.) összeüéseet, eaju a özees, vay ásé nevezve a loaritius özees hőérséletülönséet einiáló összeüést, vayis: (5.5) Uyanilyen összeüést aun az eyenáraú hőcsere esetén is. Ezt az összeüést allaazzu inen eseten, aior a véeen ért hőérsélet ülönsé aránya ( / ) ise, int. Nay icsi 5.8. Gyaorlat: Határozzu e t, 89 hőérséletű, % oncentrációjú nátriuhiroxi olat orronti való eleítéséne az iejét ey elületű eárlóan, ahol a hőátocsátási tényező értée 35 W/( ), ha a űtőőz hőérsélete 393 és a eárlási hőérsélet 368. Meolás: Leolvassu a hiroxi olat ezeti és véső hőérséleten ért ajhőjét és iszáítju a özees értéet: c 3758 J/ c 3867 J/ catla 38,5 J/ 57

11 Hőtranszort ele =393 = =5 368 =393-89= 89 Hőérsélet leutási iara zután iszáítju a hőérsélet leutás alaján a özees hőérsélet ülönséet: N atl N N Most elírju a eleítésre szüsées hőérleet: catl. ( catl. ( orr ) atl t t ehelyettesítve, övetezi: catl. ( orr ) t 737,99 s 35 55, atl 5 55, orr atl ) azaz, óra Eleezzü ost a luiuo özötti özvetlen hőátocsátás néhány éláját Sí allal elválasztott luiuo özötti hőátocsátás állanó hőérsélet raiensen Leyen ey vastasáú és hővezetési tényezővel renelező sí al, elyne eyi olalán az a ásoon az hőonveciós eyütthatóval renelező luiu réte alault i (lás a 5.. árát). Mint isert, inél özele vayun a alhoz, annál ise az áralási seessé, és annál nayo a onutív hővezetés hatása, inél távola vayun, annál nayo a onveciós hőátaásé. hőátocsátás onstans hőérsélet ülönséen történi, ior a hőára sűrűsé állanó. Mint látható, a első luiu réteen a hőérsélet ülönsé, a alon, és a ásoi luiu réteen, 3.

12 ranszortolyaato 59 z össz hőérsélet-ülönsé ei. Írju el az eysényi elületre viszonyított hőárasűrűsé értéét a háro réte tulajonsáait véve iyelee: 3 ; (5.6 a, c) Eeljü i a hőérsélet ülönséeet a háro összeüésől: 3 ; ; - (5.7 a,, c) Mivel a hőára sűrűsé állanó, el lehet írni: 3 (5.8) Fiyelee véve az (5.8) összeüést, összeava a (5.7 a, és c) összeüéseet, eaju az össz hőérsélet ülönséet: (5.9) Innen eaju a hőára sűrűsé és a hőára összeüését: ; (5. a, ) Mint látható uyanazt az összeüést aju, int az általános hőátocsátási tényező esetéen. Ha a hőátocsátást ey cső seítséével véezzü, vayis a csően lévő hiee luiuot eleítjü a csövön ívüli téren áraló elee luiual (lás a 5.. árát), az eysényi hosszúsáú csövön áthalat hőáraot a övetező összeüéssel írju le: 5.. ára. Hőátocsátás ét luio özötti síalon (Gavrilă-).

13 Hőtranszort 6 L L L (5.) ahol a értéét uyanúy határozzu e, int az elői eseten, ései: írju el a ét lui réteen és a csőalon áthala hőáraot: ) ( 3 (5.a...c) írju el a hőérsélet ülönséeet: 3 (5.3) Feltételezve, hoy a hőára sűrűsé állanó, azaz 3, elírható: r r 3 / / 5.. ára. Hőátocsátás a csőallal elválasztott luiuo özött (Gavrilă-).

14 ranszortolyaato (5.),W/ z átaott hőára ei: L (5.5), W Innen a hőátocsátási tényező értée: (5.6), W/() Néhány tájéoztató jelleű hőátocsátási tényezőt tartalaz az 5.5. tálázat 5.5. tálázat. özvetett hőátocsátás alalával elléő tényezőértée (Gavrilă-). özee enevezése [W ] ényszer áralás Szaa áralás lacsony nyoású áz-áz hőátocsátás Gáz-olyaé özötti hőátocsátás 6 6 onenzáló őzö áz 6 6 Folyaé-víz Folyaé-olyaé szerves szénhiroéne onenzáló őzö-víz onenzáló szerves őzö- olyaé Szerves veyülete onenzáló őzei és víz onenzáló őzö és orrásan levő olyaéo z 5.6. tálázatan néhány özisert eseten elléő hőátocsátási tényező értéét atu e Hőátocsátás változó hőérsélet raiensen Nayon evés iari erenezésen ara a hőátocsátás hajtóereje elejétől a vééi állanó. letö eseten a hajtóerő őle a hőátaás övetezényeént 6

15 Hőtranszort változi. Ez a változás lehet téreli ( ; ), iőeli l ( ; ) és téreli és iőeli is eyaránt ( ; ). l l 5.6. álázat. Néhány észüléen elléő hőátocsátási tényező értée, W/ (Gavrilă-). Fluiu Fluiu Hőátocsátási örülénye Gáz Folyaé Folyaé Folyaé onenzáló őzö Gáz Forrásan levő olyaé onenzáló őzö Gáz Gáz Folyaé Folyaé Forrásan lévő olyaé onenzáló őzö Forrásan lévő olyaéo 6 értée észülée 3,5 - Hőcserélő, őztúlhevítő - 35 Cső a csően tíusú hőcserélő z. luiu éési áz 5,8 58 Gőzazán z. luiuan szaa Gőz raiátor 5,8 58 onveció Gőzvezeté z. luiuan Leveő eleítő - 58 ényszer onveció orázott csöves hőcserélő Szaa onveciós Vízhűtő 5,8-3 leveő Leveőhűtő ényszer onveciós Hűtő 58 leveő Heneres eencé 3 MPa nyoású Cső a csően tíusú hőcserélő ényszer onveciós aszá hűtő leveő Olajhűtő, íyócső Viszózus luiuo 58 9 everő erenezése alásthűtője Csőötees hőcserélő urulens áralású víz 9 93 aszáhűtő everő erenezése alásthűtője Nayseesséű lecsuró Cső a csően tíusú hőcserélő olyaéo íyócsöves hőcserélő Forrásan lévő viszózus olyaéo 7 35 Olajhűtő Forrásan lévő aónia 8 Sóléhűtő, hűtő árolotatója Viszózus olyaéo Olajeleítő Víz, szerves őzö 3 8 Szerves veyülete onenzátorai Csöves onenzátoro Gőz, szerves őzö aszá onenzátoro everő erenezése alásthűtője Víz-őz 33 7 Csöves onenzáló erenezése Viszózus olyaéo 35 7 szaa áralásan eárló is viszozitású everő nélüli alásthűtő olyaéo szaa 58 6 áralásan is viszozitású everős alást vay olyaéo 6 35 íyócsöves hűtő. ényszeráralásan

16 ranszortolyaato z első eseten stacionárius állaotú a renszer, vayis inen araétere iően uyanaz, e változi téren. Ilyen esettel találozun élául a cső a csően tíusú hőcserélő esetéen, aior üetlenül a acsolástól - eyen vay ellenáraú - a hőcserélő hosszáan a luiuo hőérsélete változi, ha inen hosszeresztetszeten uyanaz ara (lás az 5.3. árát). i ási ét eseten a hőátocsátás instacionárius, a luiuo hőérsélete iően változi. Ilyen esettel találozun élául az üsteverő / reatoro esetén, ahol a alon eresztül hőt viszün e, vay hőt vonun el a renszertől. Ha az üst töéletesen evert, aor a enne levő luiu inen ontjáan uyanaz, ha iően változó is a hőérsélet, int ahoy az 5.. ára is illusztrálja Hőátocsátás stacionárius állaotan változó hőérsélet raiensen z eyenáraú acsolás esetén inét luiu, a ele illetve a hie, uyanazon elén lé e a renszere. ele öze hőérsélete, í a hieé (lás az 5.3. árát). iléő luiuo hőérsélete ei a 5.3. ára. Stacionárius állaotú hőcsere cső a csően tíusú hőcserélő esetéen: a-eyenáraú acsolás, - ellenáraú acsolás ( - eléés, - iléés). illetve. ezeti hőérsélet ülönsé, a véső 63

17 Hőtranszort H = H H = a) = állanó H = állanó H = ) H = H = c) = állanó H = állanó H = ei összeüés írja le: ) H = H e) 5.. ára. Instacionárius hőátocsátás íyócsővel ellátott töéletesen evert üst esetén: a - az üst vázlata,, c - az üsten lévő olyaé hőérséleténe változása téren és iően, - és e - a íyócsően áraló olyaé hőérséleténe a változása téren és iően.. elei elületen átocsátott hőáraot a ővetező (5.7) 6

18 ranszortolyaato 65 Ezt a hőáraot a elee luiu aja át a hiee luiuna. E özen hőérsélete -el változi, í a hiee öze hőérsélete - vel nő. Felírva a cserélt hőáraot övetezi: c c (5.8) ieelve a hőérsélet ülönséeet elírható: c c (5.9) ahonnan: ) ( (5.) Interálva, övetezi: (5.) Innen jól látható, hoy a iléő hőérsélet ülönsé nulla, ha az vételen. Interálva az (5.) eyenletet, eaju a hőáraot iejező összeüést, vayis: ) ( (5.) iejezve az értéét az (5.) és az (5.) összeüéseől, el lehet írni: (5.3) Ez azt jelenti, hoy a hőáraot uyanazzal az összeüéssel száítju, int az eii eseteen. Ellenára esetén az összeüés uyanaz ara, tehát a övetező alaan alalazható: ahol, (5. a, )

19 Hőtranszort z összeüése alalazásaor iyelee vehetjü a övetező eyei eseteet: ha a ét hőérsélet ülönsé ne nayon ülönözi eyástól, aor a loaritius özees hőérsélet ülönsé helyett alalazhatju a szátani özees hőérsélet ülönséet, vayis: (5.5) heneres elületen való hőátocsátás esetén az helyett a özees hőátocsátási elülettel olozun, és a értéét a henerelületre ehatározottal száítju, ha a hőátocsátás alalával az eyi ázisan ellé a halazállaot változás, aor lehetsées, hoy a renszeren háro ülönözően viseleő zóna alaul i, ései őzluiu, onenzálóó őz és luiu, hűlő onenzátuluiu zóná. Ilyenor a renszert úy táryalju, intha háro sora acsolt hőátocsátás lenne, ha a hőátocsátás alalával a renszeren lévő luiuo hőérséletváltozása nay, ai aával hozza a özee tulajonsáaina változását, aor a ontosa leírásért lehetsées a renszert tö alrenszerre ontani, ahol a tulajonsáai állanóna vehető Instacionárius hőátocsátás változó hőérsélet raienssel Ha a hőátocsátás instacionárius állaotan ey vée, aor a hőérsélettér iően változi. hőátaás analitiai eolása elé so nehézsée ütözi, íy a yaorlatan általáan eyszerűsítést alalazun. Ilyen eset, aior a hőérsélet csa az iő olyaé üvényéen változi Leyen ey az 5.5. árána eelelő, a ülső tértől jól elszietelt, olyaé első elválasztó allal renelező tartály, t t=t aelye a hőérsélet 5.5. ára. z instacionárius hőátocsátás a ét luiuot elválasztó alon a töéletesen evert üsten. 66 ieyenlítése véett everőet állította. ét téren ét ülönöző hőérséletű olyaé

20 ranszortolyaato található. z. luiu ezeti hőérsélete, a. luiué. Iővel a ét luiu hőérsélete özelei eyáshoz, e ini enn arat a hőérsélet ülönsé. Ey izonyos iő után az eysényi iő alatt átaott hőáraot a övetező összeüéssel írju le: t (5.6) z. luiu által átaott hőáraot a. luiu veszi át, iözen az első hőérsélete -yel csöen, a ásoié -el nő. z átaott illetve átvett hőáraot a övetező összeüéseel száítju: c (5.7) c iejezve a és a elírható: (5.8) c c ieelve a -t az (5.7) és az (5.8) összeüéseől, elírható: t (5.9) Interálva a ezeti illanattól a t illanati övetezi: t t vayis, (5.3) t ex t ezeti illanatan (t = ) a, í a vételen hosszú iő elteltével ( t ),, tehát a ét hőérsélet eyenlő lesz. Ha az (5.8) összeüést interálju, aor iszáítható az átaott hő: vayis (5.3a, ) iejezve az értéét, elírható: t vay t (5.3 a, ) z összeüés seítséével iszáítható a válaszalon átocsátott hő, ha a 67

21 Hőtranszort özees loaritius hőérsélet ülönsé száításánál a ezeti iőont és a száított iőonteli hőérséleteet vesszü hőátocsátás özeni hőérsélet változása téren és iően Ezzel az esettel találozun, aior ey everővel ellátott üsten íyócsövön eresztül visszü e vay vonun el hőennyiséet. Leyen ey az 5.6 árána eelelő everővel ellátott üst. Általáan isert az üste levő olyaé ezeti hőérsélete,, a íyócsően eléő olyaé hőérsélete,, a eoetriai aato és a hőtani tulajonsáo. ehatározanó aato az üsten lévő olyaé hőérsélete,, a iléő olyaé hőérsélete,, és anna a hűtő olyaéna a ennyisée, ely iztosítja a véső hőérsélet elérését. eolás ey eyszerűsítést vesz iyelee, ései azt, hoy a is iő alatt a hőátocsátást stacionáriusna vesszü. Ezen vételen icsi iőeysé alatt a ét olyaé özött átaott hő ennyisée. ele olyaé által átaott hő: c (5.3) hie olyaé által elvett hő ei: c t (5.35) ét luiu özött cserélt hőennyisé értée: t (5.36) hol az - a íyócső hőátaási elülete,, - hőátocsátási tényező, W/, - a loaritius özees hőérsélet ülönsé,.. iejezve a elírható: (5.37) iitatva a ( )-t a (5.35)-(5.37) összeüéseől, elírható: (5.38) c Mivel az (5.36)-os összeüés jo olala csa a erenezéstől ü, e lehet vezetni a állanót: 68

22 ranszortolyaato 69 (5.39) Enne seítséével elírható: t (5.) ieelve a -t az (5.39) összeüésől és ehelyettesítve az (5.)- e, elírható: t (5.) ehelyettesítve az. luiura elirt hőára változást (5.3), és elvéezve az interálást az. luiu ezeti és véső hőérsélet határai őzött övetezi: t c t c t c v v (5.) (, v ),, c,, c,, c 5.6. ára. Instacionárius hűtés üste.

23 Hőtranszort 7 z. luiu által leaott hőennyiséet, a ezeti hőérsélettől a véső hőérsélet eléréséi, az (5.3)-es összeüés interálásával aju e: v c (5.3) ehelyettesítve az (5.3)-as összeüésől az c szorzatot, eaju a cserélt hőennyiséet: t v v (5.) z összeüés é elírható: t * (5.5) ahol: a Δ * -t a ővetező éen száítju: v v * (5.6) z első tényező a ( ) és ( v ) loaritius özees értée, a ásoi ei az / és az a loaritius özees értée. (5.7) z (5.35) összeüés interálásával a... határo özt ehatározható a szüsées hűtő olyaé, vayis: c (5.8) /s, c (5.9) iléő olyaé özéhőérsélet értéét ( ) a övetező összeüésől száítju: t c * (5.5) ahonnan: * * c (5.5)

24 ranszortolyaato íyócsően áraló olyaé iléő hőérsélete változi a iőintervalluan. ét oentu özötti változást a és a v hőérsélete seítséével tuju ehatározni, ései: v illetve v (5.5 a, ) 5.9. Gyaorlat. Határozzu e, ennyi iőre és ennyi vízre van szüséün ahhoz, hoy hőérséletű olyaéot hűtsün le 93 -re ey 3 elületű íyócső seítséével, elye a,5555 /s töeáraú 83 hőérséletű hűtővíz árali. ott a olyaé ajhője ( c 36 J/ ), a hűtővíz ajhője ( c 9 J/ ) és a hőátocsátási tényező értée ( 6 J/s ). Mennyi lesz a iléő hűtővíz hőérsélete a ezeti, illetve a véső illanatoan? Meolás: iszáítju a leaott hőennyiséet: v 8 c ,56 J iszáítju a értéét: 63,598,89 c iszáítju a özees loaritius hőérsélet ülönséet: * v ,89 5, ,89, v iszáítju a iléő hűtővíz özees hőérséletét: * 5,39, ,5 iszáítju az elhasznált hűtővíz ennyiséét: 8 7,56 988,67 c 9 98,5 83 iszáítju a hűtés iejét: t t 576,6 s vayis.6 óra iszáítju a iléő hűtővíz hőérséletét a ezeti és a véső állaotona eelelően:, ,77,89 v,89 v 7, , ,78,89 7

25 Hőtranszort Gyaorlat. tejöl asztőrözését ey öennyel ellátott 6 literes áan véezzü, aelyre jellező: a H/ =, a öeny a á alját és teljes ihasznált aassáát orítja és a téroat-ihasználási tényező,9. áan úy a asztőrözést, int a eoltási hőérsélet eléréshez szüsées hűtést is elvéezzü. Iserve, hoy a asztőrözést 368, a eoltást 33 véezzü és, hoy a hűtésre 88 hőérséletű vizet alalazun, aely a ezeten 333 hőérséleten hayja el a áat, száítsu i a tej hűtéséne iőtartaát, ha a hő-átocsátási tényező értée 5 W/( ) és a szüsées vízáraot. Meolás hűtés iőtartaát az instacionárius hő-átocsátási összeüéssel határozzu e, ései: at at t t, s hhoz, hoy ehatározhassu az iőt, szüsées a elület, a hő-átocsátási tényező és a hajtóerő iserete. elület ehatározása. uju, hoy a öeny ne az eész á elületét taarja, hane a csa 9% an ihasznált aassána eelelőt. Ez azt jelenti, hoy a hőátaási elület ise, int a eoetriai elület. Mí a eoetriai elületre érvényes a H= vel, ai a hőátaási elületre el lehet írni: H H H H V V H h h H h H h,785 vayis: ) (,785 átérőt az isert téroat üvényéen határozzu e:,6, H H V V H V hőátaási elület ei:,33,9,6 ) ( hajtóerő ehatározására a hőérsélet leutási iaraoat alalazzu (lás a 6.9 árát). Mivel a hőátaás instacionárius, a hajtóerő értéét a övetező összeüés írja le: N N at ahol a i ez et vay veso

26 ranszortolyaato Innen el lehet írni:, 368, , 88 88,, a- ezeti illanat - véső illanat ehelyettesítve, övetezi: , ez eti ,3,85, at 6,5,85, Most iszáítható a hűtéshez szüsées iő: at V c( ) t 3 at at (368 33) 755,37 s 5,33 6,3 hűtővíz szüséletet a hő-érleől száítju i: at at elvett leaott c( ) ( ) V c( ) ( ) (368 33) , ,8 /sarzs 73

27 Hőtranszort 5.6. özvetlen / iret hőátocsátás Nayon so iari erenezésen a hőátaás ne ey elületen eresztül történi, hane a özee özvetlen érintezne eyással. Ilyen esettel találozun élául a szilár anyao szárításánál, a víz leveővel való hűtésénél, a szilára anyao ázzal vay őzzel való előeleítésénél st. Itt is, int a özvetett hőátaásnál, a hőátaás lehetsées halazállaot változás nélül vay a halazállaot változással Halazállaot változás nélüli özvetlen / iret hőátaás halazállaot változás nélüli özvetlen hőátaásan az eyi öze ini luiu (áz vay olyaé), a ási öze lehet luiu vay szilár halazállaotú. ét luiu özött elléő hőcsere nayon yorsan ey vée, hisz itt, őle ha a luiuo jól everene, nay elülettel száolun. Een az eseten a hőérle seítséével ehatározzu a everé véső hőérséletét, ései: c c (5.53) i i i ev i i i i i c i i ahonnan i ev (5.5) c i i i Fluiu és szilár öze özött elléő hőátaás esetén, elyen in a ét öze olytonos ozást véez, a hőátocsátási tényezőt a övetező összeüéssel száítju: (5.55) ahol az - a luiua elléő onveciós tényező, [W ], λ - a szilár anya hővezetési tényezője, [W ] és a - a szilár részecsé átérője []. z értéét a eelelő riteriális összeüéseel száítju. szüsées anyai tulajonsáoat a luiu (. átl ), a szilár anya ( sz. átl ) és a réte özees hőérséletén ( ) száítju, ahol a il il. átl (5.56) sz. átl hőátaási elület ne ás, int a szilár részecsé össz elülete, vayis: Vsz sz F (5.57) 3 3 hol Vsz - a részecsé téroata, 3, részecsé sűrűsée, / 3. sz sz - a részecsé töee,, 7 sz - a

28 ranszortolyaato Halazállaot változásos özvetlen hőátaás halazállaot változásos özvetlen hőátaás általáan onenzációor vay árolásor nyilvánul e. leaott vay elvett hőennyisé tehát ne csa a halazállaot változás nélüli entaliaváltozásna, hane onenzációs vay árolási hőne is öszönhető. Ilyen erenezése élául a onenzációs hűtő, a őzuoréoltató előeleítő, hűtőtornyo st. hőátaás intenzitását eolyásolja a ét öze özött ialault elület érete. olyaé-áz halazállaotú hőcsere esetén élául nay elületet aor aun, ha a részecsé icsinye. Ilyenor azonan haar ieyenlítői a hőérsélet, és a hőátaás stanálhat. ázözee elorlasztott olyaé össz elületét a olyaé téroat ( V ) és a részecse éret ( ) határozza e: l r V l F 6 [ ] r (5.58) részecse éret ü az előállítási ószertől. Pélául a echanius orlasztó által létrehozott részecsé éretét a övetező összeüés írja le: 8 r w [] (5.59) ahol: - a olyaé elületi eszültsée [N/], w - a orlasztóól iléő olyaé seessée [/s], - a olyaé inőséétől üő tényező (( =,5 a víz, =,35 az etanol és =,5 a licerin esetéen). Ey eözelítő összeüés az (5.6)-as. 3 r [] (5.6) ahol a - a orlasztóa eléő olyaé nyoása, at. töltött oszloú hőcserélő esetén a hőátaási elületet a ajlaos elülettel száítju i, ései: F V [ ] (5.6) hőátocsátási tényező,, értéét a övetező összeüés írja le: r (5.6) hol: - a árolásor elléő hőátocsátási tényező, W/, ait is Re-szá esetén a övetező összeüés ír le:,5,33,75 Nu,5 Re Pr Gu (5.63) hol a Gu a Guchann-szá: száraz neves Gu száraz (5.6) elyen a száraz és neves, a száraz illetve a neves hőérővel leolvasott leveő hőérsélete. z hulló cse seesséét a övetező összeüéssel száítju: 75

29 Hőtranszort r w 6 [/s] (5.65) leveő vízzel való hűtése esetén, a töltött olonnáan elléő hőátocsátási tényezőt a Zsavoronov által javasolt összeüéssel száítju:,7,7,33,5 e,7 Re Rel Pr (5.66) - inex a ázázisra érvényes tulajonsáoat, az l -a olyaéázisra értelezetteet jelenti, - a leveő relatív nevessée, a - a töltelé eyenértéű átérője,, - a áz hővezetési eyütthatója, W/(). víz hűtésére alalazott hűtőtornyo esetén, a értéét a övetező összeüéseel száolju: - lecsuró iles hűtő esetéen a Nyesztereno-Guchann összeüéssel: l,5,33,75 Nu,5 Re Pr Gu (5.67) - aior a vízcse orájáan orlasztott, aor a hűtőtoronyan elléő értéét a Ranz és Marshall összeüésével száolju: l,5,33 Nu,6 Re Pr (5.68) λ turulensen áraló áz esetén, aior a hűtés a olyaé elületi árolásával történi, a ázázisan elléő hőátaási tényezőt a övetező összeüéssel száolju: Nu *,8 * Pr, 33,7 Re (5.69) ahol: Nu * - a ázázisra száított Nu-szá, Pr * - a ázázisra száított Prantl-szá, β - a árolási tényező (/s); - a iúziós eyüttható ( /s); - a áz ineatius viszozitása, ( /s). leveővel való vízhűtést lecsuró iles renszeren a övetező ősszeüéssel száítju: *,83 Nu,9 Re (5.7) stanáló leveővel való hűtésor elléő vízárolás seesséet a ővetezőéen száítju: * * 7,9 (5.7) ahol: β*- a árolási seessé (. -.h - ); a ezeti hőérsélet,, - a véső hőérsélet,, * - a özees hőérséleten (,5 ) vett víz őznyoása ( H); - a víz arciális nyoása a leveően, H. 76 e

30 ranszortolyaato 5.. Gyaorlat. Hány ora eleei el,5 óra alatt, 83 hőérséletű, 5 J/( ) ajhőjű alciu lori olat, ha, at őzt használun és a hővesztesé 3 W. Meolás iolvassu a tálázatól a őz tulajonsáait: =5,6, r=7 J/ onenzációval leaott hő: 8 r 7,3 J oz 8 Mivel a hővesztesé 3 W, azaz 3,5 36,87 J eleítésre elhasznált hő, tehát,593 8 J. Most iszáítju az olat által elvett hő seítséével a hőérséletet: 593 c ,86 c 5 77