6. Перемешивание с помощью сопел и насосов

Г Л А В А VII

ОСНОВЫ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ В ХИМИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЕ 1. Общие сведения

Перенос энергии в форме тепла *, происходящий между телами, име­ющими различную температуру, называется теплообменом. Дви­жущей силой любого процесса теплообмена является разность температур более нагретого'и менее нагретого тел, при наличии которой тепло само­произвольно, в соответствии со вторым законом термодинамики, перехо­дит от более нагретого к менее нагретому телу. Теплообмен между телами представляет собой обмен энергией между молекулами, атомами и сво­бодными электронами; в результате теплообмена интенсивность движения частиц более нагретого тела снижается, а менее нагретого -г возрастает.

Тела, участвующие в теплообмене, называются теплоносите­лями.

Теплопередача — наука о процессах распространения тепла. Законы теплопередачи лежат в основе тепловых процессов — нагревания, охлаждения, конденсации паров, выпаривания — и имеют большое значение для проведения многих массообменных (процессы перегонки, сушки и др.), а также химических процессов, протекающих с подводом или отводом тепла.

Различают три принципиально различных элементарных способа распространения тепла: теплопроводность, конвекцию и тепловое излу­чение.

Теплопроводность представляет собой перенос тепла вслед­ствие беспорядочного (теплового) движения микрочастиц, непосредственно соприкасающихся друг с другом. Это движение может быть либо дви­жением самих молекул (газы, капельные жидкости), либо колебанием атомов (в кристаллической решетке твердых тел), или диффузией свобод­ных электронов (в металлах). В твердых телах теплопроводность является обычно основным видом распространения тепла.

Конвекцией называется перенос тепла вследствие движения и перемешивания макроскопических объемов¹ газа или жидкости.

Перенос тепла возможен в условиях е с т е с-т венной, или сво­бодной, конвекции, обусловленной разностью плотностей в различ­ных точках объема жидкости (газа), возникающей вследствие разности температур в этих точках или в условиях вынужденной конвек­ции при принудительном движении всего объема жидкости, например в случае перемешивания ее мешалкой.

Тепловое излучение — это процесс распространения элек­тромагнитных колебаний с различной длиной волн, обусловленный тепло­вым движением атомов или молекул излучающего тела. Все тела способны излучать энергию, которая поглощается другими телами и снова превра­щается в тепло. Таким образом, осуществляется лучистый теплообмен; он складывается из процессов лучеиспускания и луче- поглощения.

• В' дальнейшем для краткости будем называть этот процесс переносом тепла.