Интенсификация теплопередачи

Для интенсификации переноса тепло­ты через стенку согласно формуле (12.7) нужно либо увеличить перепад темпера­тур между теплоносителями t_ж1 - t_ж2 ли­бо уменьшить термическое сопротивле­ние теплопередачи R_λ. Температуры теп­лоносителей обусловлены требованиями технологического процесса, поэтому из­менить их обычно не удается.

Термическое сопротивление R_кмож­но уменьшить различными способами, воздействуя на любую из составляю­щих R_λ, R_α1, R_α2. Как отмечалось в §9.2, интенсифицировать конвективный тепло­обмен и уменьшить R_αможно путем уве­личения скорости движения теплоносите­ля, турбулизации пограничного слоя и т. д. Термическое сопротивление тепло­проводности R_λ, зависит от материала и толщины стенки. Однако прежде чем выбирать методы воздействия на процесс теплопередачи, необходимо установить вклад отдельных составляющих R_λ, R_α1, R_α2 в суммарную величину R_к- Естественно, что существенное влия­ние на R_к будет оказывать уменьшение наибольшего из слагаемых. В широко используемом в технике процессе переда­чи теплоты от капельной жидкости к газу через металлическую стенку наибольшее термическое сопротивление имеет место в процессе теплоотдачи от газа к стенке R_α2, а остальные термические сопротив­ления R_λ и R_α1 пренебрежимо малы по сравнению с ним.

В таких случаях для интенсификации теплопередачи очень часто оребряют ту поверхность стенки (рис. 12.2), теплоот­дача от которой менее интенсивна. За счет увеличения площади F₂ оребренной поверхности стенки термическое сопро­тивление теплоотдачи с этой стороны стенки R_α2 = 1/α₂F₂ уменьшается и со­ответственно уменьшается значение R_к. Аналогичного результата можно бы­ло бы достигнуть, увеличив α₂, но для этого обычно требуются дополнительные затраты мощности на увеличение скоро­сти течения теплоносителя.

Ребра, имеющие форму пластин, стержней или любую другую, одним кон­цом плотно прикрепляют к теплоотдающей поверхности с помощью сварки, пай­ки или изготовляют как целое со стенкой. Ребристыми выполняют радиаторы ото­пления, корпуса двигателей и редукто­ров, радиаторы для охлаждения воды в двигателях внутреннего сгорания и т. д.

Термическое сопротивление теплоот­дачи R_α2 за счет оребрения поверхности уменьшается пропорционально коэф­фициенту оребрения (отноше­нию площади сребренной поверхности к площади гладкой поверхности до ее оребрения), т. е. К_ор = F_ор / F_гл, и рассчи­тывается по обычному соотношению R_{α ор} = 1 / α₂F_2, но только в том случае, когда термическое сопротивление тепло­проводности самих ребер значительно меньше термического сопротивления теп­лоотдачи от них:

где l _р — длина ребра; S_Р — площадь по­перечного сечения ребра; F _р — площадь поверхности ребра.

При большом термическом сопротив­лении теплопроводности ребер темпера­тура по мере удаления от основания реб­ра приближается к температуре теплоносителя, и концы ребер работают не­эффективно.

Рис. 27 К расчету теплопередачи через оребренную поверхность

Дата добавления: 2015-05-26