Интенсификация теплообмена в трубчатых теплообменниках
Следствием интенсификации процессов теплообмена является увеличение коэффициента теплопередачи, который при чистых поверхностях теплообмена определяется коэффициентами теплоотдачи со стороны греющего и нагреваемого теплоносителей. Во многих случаях физико-химические свойства применяемых теплоносителей существенно различаются, не одинаковы их давление и температура, коэффициенты теплоотдачи. Так, значение коэффициента теплоотдачи со стороны воды α = 2.000 ÷ 7.000 Вт/(м2·К), со стороны газового теплоносителя α ≤ 200 Вт/(м2·К), для вязких жидкостей α = 100 ÷ 600 Вт/(м2·К). Очевидно, что интенсификация теплоотдачи должна осуществляться со стороны теплоносителя, имеющего малое значение коэффициента теплоотдачи. При одинаковом порядке значений коэффициентов теплоотдачи теплоносителей интенсификация теплоотдачи может осуществляться с обеих сторон теплообмена, но с учетом эксплуатационных и технических возможностей.
Обычно интенсификация теплоотдачи связана с ростом затрат энергии на преодоление увеличивающихся гидравлических сопротивлений. Поэтому одним из главных показателей, характеризующих целесообразность интенсификации теплоотдачи в теплообменниках, является ее энергетическая эффективность. Повышение интенсивности теплоотдачи должно быть соизмеримо с увеличением гидравлических сопротивлений.
Применяют следующие основные способы интенсификации теплообмена:
|
|
|
· конструирование шероховатых поверхностей и поверхностей сложной формы, способствующих турбулизации потока в пристенном слое;
· использование турбулизирующих вставок в каналах;
· увеличение площади поверхности теплообмена посредством
оребрения;
· воздействие на поток теплоносителя электрическим, магнитным и
ультразвуковым полями;
· турбулизация пристенного слоя организацией пульсаций ско
рости набегающего потока и его закрутки;
· механическое воздействие на поверхность теплообмена посредством ее вращения и вибрации;
· применение зернистой насадки как в неподвижном, так и в псевдо
подвижном состоянии;
· добавление в теплоноситель твердых частиц или газовых пузырьков.
Вероятность применения того или иного способа интенсификации для конкретных условий определяются техническими возможностями и эффективностью этого способа.
Одним из наиболее широко используемых способов интенсификации теплообмена (повышения теплового потока) является оребрение наружной поверхности труб при условии направления в межтрубное пространство теплоносителя с низким значением коэффициента теплоотдачи.
Схемы некоторых устройств, используемых для интенсификации теплоотдачи в трубах, приведены в табл. 1.5.
|
|
|
Применяют лопаточные завихрители, прерывистые шнековые завихрители с различной формой центрального тела и др. Следует отметить, что одновременно с увеличением коэффициента теплоотдачи на 30…40 % имеет место повышение гидравлического сопротивления в 1,5-2,5 раза.
Схемы устройств, применяемых для интенсификации теплоотдачи.
Таблица1.5.
| Интенсификтор | Схема | Интенсификатор | Схема
 Мы поможем в написании ваших работ! | |||||