Интенсификация теплопередачи

Цилиндрическая стенка

Рассмотрим теплопередачу между двумя жидкостями через разделяющую их многослойную цилиндрическую стенку.

аналогично теплопередаче через плоскую стенку, линейную плотность теплового потока через многослойную цилиндрическую стенку при стационарном режиме можно записать:

1. по закону Ньютона - Рихмана

,

2. по закону Фурье

,

3. по закону Ньютона - Рихмана

,

где и - термические сопротивления внутренней и внешней теплоотдачи на единицу длины.

Аналогично получим линейную плотность теплового потока:

,

где R_lk - линейное термическое сопротивление, (м×К)/Вт.

K_l - линейный коэффициент теплопередачи, Вт/(м×К)

,

Граничные температуры цилиндрической стенки определяются как

,

Согласно уравнению теплопередачи:

,

для интенсификации теплопередачи нужно либо увеличить числитель (t_ж1-t_ж2) либо уменьшить термическое сопротивление теплопередачи R_k. Температуры теплоносителей обусловлены требованиями технологического процесса, поэтому изменить их обычно не удается.

Термическое сопротивление теплопередачи R_k, можно уменьшить, воздействуя на любую из составляющих R_a1, R_l, R_a2. Однако, эффективнее уменьшить наибольшее из слагаемых:

,

Значит, если R_l намного меньше R_a1 и R_a2, то для существенного уменьшения R_k необходимо уменьшить R_a той жидкости, которая имеет меньший коэффициент теплоотдачи a. То есть, допустим, оребрять стенку необходимо со стороны жидкости с меньшим коэффициентом теплоотдачи a.

Аналогичного результата можно достичь увеличив и больший коэффициент теплоотдачи, но для этого требуются дополнительные затраты мощности на увеличение скорости течения теплоносителя.

Тепловой поток через оребренную стенку определяется по формуле:

,

где - коэффициент теплопередачи через оребренную стенку;

e_р=F_2p/F₁ - коэффициент оребрения;

F_2p и F₁ - площади соответственно оребренной и не оребренной поверхностей стенки;

a₁ - коэффициент теплоотдачи от оребренной поверхнсти стенки к жидкости или газу.

Рисунок 10.2 - К расчету теплопередачи через оребренную стенку

Отсюда видно, что с увеличением

коэффициента оребрения e_р увеличивается коэффициент теплопередачи К_р, а значит и тепловой поток. Поэтому ребристыми выполняют радиаторы отопления, корпуса двигателей, радиаторы для охлаждения воды в двигателях внутреннего сгорания.

Дата добавления: 2014-10-15