(2.12)

Сравнивая уравнения (2.11) и (2.12), видим, что

(2.13)

Величину называют толщиной приведенного слоя. Величина зависит от следующих основных факторов:

1) физических свойств текучей среды: теплопроводности, теплоемкости, вязкости, плотности

2) гидравлических условий омывания жидкостью или газом тепловоспринимающей (или теплоотдающей) поверхности: скорости и направления текучей среды относительно этой поверхности

3) пространственных условий, ограничивающих поток: диаметр, длина, форма и шероховатость поверхности.

Таким образом коэффициент теплоотдачи является функцией многих величин: .

Функциональная связь между критериями подобия, характеризующими теплоотдачу при турбулентном движении потока в прямых, гладких и длинных трубах, выведена методом анализа размерностей.

(2.14)

или коротко

(2.15)

где А, а и е - некоторые численные величины.

Безразмерные комплексы имею наименования:

- критерий Нуссельта, включающий в себя искомую величину коэффициента теплоотдачи (Нуссельт впервые применил теорию подобия для решения вопросов теплообмена);

- критерий Рейнольдса, определяющий гидравлическую характеристику потока:

- критерий Прандтля, характеризующий физические свойства среды.

Определение А, а и е производится на основе экспериментальных исследований.

Коэффициент теплоотдачи.Наиболее часто в химической технологии встречается передача тепла от одной текучей среды к другой через разделяющую их стенку. Передача тепла от одной среды к другой складывается из трех стадий, и для установившегося процесса тепловой поток в направлении теплоперехода остается постоянным.

Тепловой поток от первой среды к стенке

(2.16)

через стенку

(2.17)

от стенки ко второй среде

(2.18)

Совместное решение уравнений (2.16, 2.17, 2.18) дает:

(2.19)

В уравнении (2.19) величина

(2.20)

называется коэффициентом теплопередачи. В системе СИ имеет размерность .

Средняя разность температур.В основу расчетов требуемой поверхности теплообмена F для передачи заданного тепловым балансом количества тепла в единицу времени Q положено уравнение (2.19). В подавляющем большинстве случаев температуры сред в процессе теплопередачи будут изменяться в результате происходящего теплообмена, а следовательно, будет изменяться и разность температур вдоль поверхности теплообмена. Поэтому рассчитывают среднюю разность температур по длине аппарата , но так как это изменение не линейно то рассчитываю логарифмическую разность температур.