 |
Покажите известные Вам способы интенсификации теплопередачи.
|
|
|
|
Под теплопередачей понимают процесс переноса теплоты от одного теплоносителя к другому через разделяющую их стенку.
При теплопередаче имеют место все виды теплообмена: конвективный, лучистый и теплопроводность. Тепловой поток направлен от теплоносителя с большей температурой через стенку к теплоносителю с меньшей темпера – турой.
При решении практических задач по теплопередаче может возникнуть необходимость как в интенсификации передачи тепла, так и в ее снижении.При решении вопроса по увеличению передачи теплоты через разделяющую теплоносители стенку, прежде всего, необходимо проанализировать уравнение теплопередачи, записанное для теплового потока в виде:
Из выражения следует, что одним из факторов воздействия на тепловой поток является площадь поверхности теплопередачи F, однако этот путь не всегда рационален. Большего эффекта можно достичь путем воздействия на коэффициент теплопередачи. С увеличением коэффициента теплопередачи уменьшается полное термическое сопротивление,.что приводит к увеличению теплового потока.
Уменьшить величину R можно путем воздействия на частные терми-ческие сопротивления.
Определим, например, полное термическое сопротивление в процессе теплопередачи от пламени с температурой Тm1 = 973 К и α1= 40 Вт/(м2×К) через стальную стенку толщиной δ = 2 мм и λ = 20 Вт/(м×К) к кипящей воде c Tm2 = 373 К и α2 = 5000 Вт/(м2 × К):
. 
(м2·К)/Вт.
Отсюда
Вт/(м2·К) и 
Вт/м2
С целью увеличения интенсивности теплопередачи уменьшим последо-
вательно каждое частное термическое сопротивление, к примеру, в 2 раза. Так, если увеличить в 2 раза только α1, то
R=0, 0128 (м2·К)/Вт; к=78, 2 Вт/(м2·К); 
вт/м2.
Уменьшение толщины стенки в 2 раза или использование другого материала с λ = 40 Вт/(м × К) приведет к новым значениям к, R и 
:
|
|
|
R = 0, 0256 (м2·К)/Вт; к = 39,6 Вт/(м2·К); 
Вт/м2 .
Почти к таким же результатам приведет уменьшение в 2 раза последнего термического сопротивления 1/α2.
Из приведенного примера можно сделать выводы:
С целью изменения полного термического сопротивления целесооб-
разно воздействовать на большее частное термическое сопротивление.
При равнозначных частных термических сопротивлениях возможно воздействие на каждое из них.
Общий анализ выражения коэффициента теплопередачи показывает, что интенсифицировать передачу тепла от одного теплоносителя к другому можно путем увеличения коэффициентов α1 и α2, применением более теплопроводного материала стенки или уменьшением ее толщины.
Если перечисленные способы не могут быть применены, то для интенсификации теплопередачи может быть использовано оребрение стенки.
Задача
2.12. В опускных трубах котельной установки с внутренним диаметром 30 мм нагревается вода. Скорость движения воды 1,2 м/с, средняя по длине трубы температура воды 85 0С, температура внутренней стенки трубы 105 0С. Определить средний по длине трубы коэффициент теплоотдачи.
Решение:
Определяем при 850С для воды:
λ = 0,677 Вт/(м*К); ν = 0,395*10-6м2/с; Pr = 2,08;
при 1050С Prc = 1,67.
Определяем число Рейнольдса:
Re = w*d/ ν = 1,2*0,030/0,395*10-6 = 91139 > 104, следовательно для расчёта числа Нуссельта применяем формулу:
Nu = 0,021*Re0,8*Pr0,43(Pr/Prc)0,25
Nu = 0,021*911390,8*2,080,43(2,08/1,67)0,25 = 282
Коэффициент теплоотдачи:
α = Nu*λ/d = 282*0,677/0,030 = 6364 Вт/(м2*К).
Задание № 3
Изобразите цикл Карно в рv и Ts – координатах и отметьте особенность процессов, составляющих цикл.
В цикле Карно теплота к рабочему телу подводится в изотермическом процессе AB. Далее работа расширения совершается за счет уменьшения внутренней энергии рабочего тела в адиабатном процессе – BC. Отвод теплоты в теплоприемник производится в изотермическом процессе сжатия CD. Цикл замыкается адиабатой сжатия DA.
|
|
|
|
|
|
