Теоретические основы теплотехники - 139 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

2.3.15 Пути и способы интенсификации процессов теплопередачи
Деятельность – единственный путь к знанию
Б. Шоу
стественное стремление к повышению эффективности производственных процессов требует хорошо
представлять направления и способы влияния на интенсивность теплоотдачи и теплопередачи, по-
скольку именно это часто и определяет экономичность и производительность технологического обо-
рудования. Из основного уравнения теплопередачи
Q = k∆t
ср
F
видно, что для увеличения передаваемого теплового потока при прочих неизменных условиях следует
увеличивать величину k. Для плоской стенки (самый типичный случай) величину k рассчитывают по
формуле
21
11
1
α+λδ+α
=
///
k
,
из которой видно, что уменьшение любого из термических сопротивлений приводит к увеличению k.
Поэтому теплопередающую стенку делают из наиболее теплопроводного материала и минимально до-
пустимой толщины. В этом случае δ/λ → 0 и предыдущую формулу можно записать в виде
1
2
2
2
1
1
21
11
11
1
α
α
+
α
=
α
α
+
α
=
α
+
α
=k
.
Из приведенных записей видно, что величина k всегда меньше меньшего из α. Когда α
1
>> α
2
или
α
1
<< α
2
, что очень часто встречается на практике, заметное увеличение k происходит только при увели-
чении меньшего из α, в то время как увеличение большего из α очень мало изменяет величину k. Дейст-
вительно, при α
1
<< α
2
из записи k = α
1
/(1 + α
1
/α
2
) видно, что даже при значительном увеличении
α
2
величина знаменателя, а значит и величина k, меняется незначительно. При этом увеличение значе-
ния α
1
во столько же раз увеличит числитель и только незначительно увеличит знаменатель. В резуль-
тате значение k увеличится примерно во столько же раз, во сколько увеличилась величина α
1
.
В ы в о д: чтобы увеличить интенсивность теплопередачи следует провести мероприятия, направ-
ленные на увеличение коэффициента теплоотдачи с той стороны, где он меньше.
Знакомство с критериальными уравнениями теплоотдачи для различных групп подобных явлений
показывает, что в большинстве случаев увеличение скорости теплоносителя приводит к увеличению ко-
эффициента теплоотдачи. Правда, этот способ увеличения α, как впрочем и любые другие, имеет и об-
ратную, неприятную сторону, о чем говорилось выше. Большой эффект, как показала практика, дает
оребрение поверхности со стороны, где α меньшее (подробнее об этом рассказывалось ранее).
Весьма эффективным средством повышения эффективности теплоотдачи является применение ис-
кусственных шероховатостей. Форма таких шероховатостей может быть различной (см. рис. 2.75). При
этом проявляется и эффект оребрения, но в основном увеличение теплоотдачи происходит в результате
гидродинамических изменений в пристенном слое. Наличие выступов, размеры которых гораздо боль-
ше размеров жидкого комка, приводит к турбулизации и срывам пограничного слоя, образованию вих-
ревых зон вблизи от стенки. Исследования показали, что существует оптимальное соотношение между
высотой Н и шагом S, при котором величина α наибольшая. Для шероховатостей типа выступ (S
/ Н)
опт
= 13 ± 1. При расчете коэффициента теплоотдачи в расчетные формулы вводят поправочный
множитель ε
щ
, который рассчитывают по формуле
ε
щ
= 1,04Рr
0,04
e
0,85a
,
Е

Страницы