Плоская стенка с прямыми ребрами постоянного поперечного сечения

Лекция №7

Тема: ТЕПЛООБМЕН НА РЕБРИСТОЙ ПОВЕРХНОСТИ

План лекции

2.5 Плоская стенка с прямыми ребрами постоянного поперечного сечения

2.6. Цилиндрическая стенка с круглым ребром постоянной толщины

Для интенсификации теплопередачи между двумя средами применяют оребрение поверхностей стенки, разделяющей эти среды. Как правило, оребрение осуществляется на той поверхности теплообмена, где имеет место малый коэффициент теплоотдачи (или большое тер­мическое сопротивление).

Основные параметры ребристой стенки (рис. 1): l, h, δ — длина, высота, толщина ребра; П=2(l + δ)—периметр ребра; f = l δ — площадь сечения ребра; b— шаг ребер; B, —ширина и толщина плоской стенки; , — температуры сред, окружающих стенку, > ; , — коэффициенты теплоотдачи от поверхности ребра и от глад­кой поверхности стенки к окружающей среде; (, — температуры ребра у основания и на его конце.

При расчете теплоотдачи споверхности одного прямого ребра в окружающую среду, имеющую температуру ,тепловойпоток , Вт, определяется по формуле

, (29) где —избыточная тем­пература у основания ребра, К; — параметр, ; — тан­генс гиперболический; λ — теплопроводность материала ребра, Вт/(м∙К).

Тепловой поток , Вт, с гладкой поверхности стенки в проме­жутках между ребрами

, (2.30)

где п — количество ребер на 1 м ширины стенки; l — длина стенки (длина ребра), м.

Суммарный тепловой поток Q₀ при теплоотдаче с оребренной по­верхности стенки

. (2.31)

Тепловой поток, обусловленный теплопередачей между двумя сре­дами, разделенными плоской стенкой, имеющей оребрение с одной сто­роны,

, (2.32) где F— площадь неоребренной поверхности стенки, м²; — коэффи­циент теплоотдачи на неоребренной поверхности стенки, Вт/(м²∙К); — теплопроводность материала стенки, Вт/(м∙К); E— коэффициент эффективности ребра; — коэффициент оребрения.

Коэффициент эффективности ребра Eявляется его рабочей характеристикой и представляет собой отношение теплового потока, действительно рассеиваемого ребром в окружающую среду, к тепловому потоку, который ребро могло бы отдать, если бы вся его поверхность находилась при температуре t₀:

(2.33)

или, пренебрегая теплоотдачей с торца ребра,

, (2.33а)

где —средняя температура поверхности ребра.

Повышения теплосъема ребра можно добиться при уменьшении mh.

Коэффициент оребрения

, (2.34) где — суммарная площадь оребренной поверхности стенки, м².

В формуле (32) можно положить , тогда тепловой по­ток при теплопередаче через оребренную стенку

, (2.35)

а коэффициент эффективности тонкого ребра (в предположении, что δ<< l и П=2 l) можно определить из зависимости

, (2.36) где , или из графика рис. 2.

Для учета теплоотдачи с торцевой поверхности ребра необходимо высоту ребра hувеличить на 0,5δ.

Температура на конце ребра

или , (2.37) где и — избыточные температуры на конце ребра и у его осно­вания, К; —косинус гиперболический.

Дата добавления: 2014-11-08