Интенсификация теплопередачи за счёт увеличения коэффициентов. Упрощённый расчёт через оребрённую стенку.
Пути интенсификации процесса теплопередачи
Из уравнения теплопередачи
(1)
Следует, что при заданных размерах стенки и температурах жидкостей величиной, определяющей теплопередачу, является K. Но поскольку теплопередача – явление сложное, то правильное решение можно найти только на основе анализа частных составляющих, характеризующих процесс. Так, например, если мы имеем дело с плоской стенкой, для которой
(2)
То при d/l → 0 (что можно принять для тонких стенок с большим коэффициентом l)
(3)
Интенсификация теплопередачи путем увеличения коэффициентов теплоотдачи. Из уравнения (3) следует, что значение коэффициента теплопередачи не может быть больше самого малого значения a. При a2 → ∞ K' Стремится к своему предельному значению a1. При a1 → ∞ коэффициент теплопередачи стремится к a2.
Проследим это на числовых примерах.
А) 1) a1 = 40 и a2 = 5000 Вт/(м2×К);
2) a1 = 40 и a2 = 10 000 Вт/(м2×К).
По формуле (2.77) находим, что коэффициенты теплопередачи
Б) 1) a1 = 80 Вт/(м2×К) и a2 = 5000 Вт/(м2×К);
2) a1 = 200 Вт/(м2×К) и a2 = 5000 Вт/(м2×К).
Для случая (б) находим, что коэффициенты теплопередачи
Из рассмотренного примера видно, что при a1 <<a2 увеличение большего из коэффициентов теплопередачи a2 практически не дает увеличения K'. Увеличение меньшего из коэффициентов теплоотдачи a1 в 2 и 5 раз дает увеличение K' почти во столько же раз.
|
|
|
На рисунке 1 приведена зависимость K' =f(a1, a2 ). При увеличении a1 значение K' быстро растет до тех пор, пока a1 не сравняется с a2. После того как a1 станет больше a2, рост K' замедляется и при дальнейшем увеличении a1 практически прекращается. Следовательно, при a1 <<a2 для увеличения K' следует увеличивать a1, т. е. уменьшать большее из термических сопротивлений 1/ a1. Иначе говоря, при a1 <<a2 увеличение K' возможно только за счет увеличения a1. Если a1 »a2, увеличение коэффициента теплопередачи возможно за счет увеличения любого из a.
Рис. 1. Зависимость k' =F(A1, A2).
Интенсификация теплопередачи за счет оребрения стенок. При передаче теплоты через цилиндрическую стенку термические сопротивления 1/( a1 D1) и 1/( a2 D2) определяются не только значениями коэффициентов теплоотдачи, но и размерами самих поверхностей. При передаче теплоты через шаровую стенку влияние диаметров D1 и D2 оказывается еще сильнее, что видно из соотношений 
и 
. Отсюда следует, что если значение a мало, то термическое сопротивление теплоотдачи можно уменьшить путем увеличения соответствующей поверхности. Такой же результат можно получить и для плоской стенки, если одну из площадей поверхности увеличить путем оребрения. Последнее обстоятельство и положено в основу интенсификации теплопередачи за счет оребрения. При этом термические сопротивления станут пропорциональными величинам
|
|
|
Следует указать, что при использовании метода оребрения нужно руководствоваться следующими соображениями: если a1 <<a2 то оребрять поверхность со стороны a1 следует до тех пор, пока a1S1 не достигает значения a2S2. Дальнейшее увеличение площади поверхности S1 малоэффективно. Ребристые поверхности изготавливаются или в виде сплошных отливок, или отдельных ребер, прикрепленных к поверхности.
Строгое аналитическое решение задачи о распространении теплоты в ребре связано со значительными трудностями. В основу решения поэтому кладут некоторые допущения, которые позволяют сравнительно простым путем получить нужный результат.
Дата добавления: 2018-05-02; просмотров: 780; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!