Интенсификация теплопередачи

Практика эксплуатации теплообменных аппаратов требует наилучших условий передачи теплоты от горячей среды к холодной. Эти условия главньм образом зависят от значения коэффициента теплопередачи. Однако численного значения коэффициента теплопередачи к, Вт/(м^К), недостаточно для установления влияния на его величину различных факторов. Для этого необходимо знать все термические сопротивления теплопередачи.

Рассмотрим влияние термических сопротивлений теплопередачи на значение коэффициента к на примере.

Определим коэффициент теплопередачи к, Вт/(м²-К), для чугунного радиатора системы отопления. Примем, что теплопередача происходит через однослойную плоскую стенку толщиной с5=10 мм, коэффициент теплопроводности стенки X = 10 Вт/(м-К), коэффициенты теплоотдачи от воды к внутренней поверхности стенки а\ = 1000 Вт/(м²-К), от наружной поверхности стенки к воздуху аг = 10 Вт/(м²-К).

Коэффициент теплопередачи рассчитывается по формуле (2.195)

к =

1/1000 + 0,01/10 + 1/10

= 9,98

Вт

м²-К

Полученное значение коэффициента теплопередачи меньше наименьших значений X и а2, входящих в формулу. Из анализа составляющих выражения для к делаем вывод, что для увеличения коэффициента теплопередачи, а значит и интенсификации самого процесса теплопередачи, необходимо уменьшить максимальное термическое сопротивление. В данном случае необходимо уменьшить величину Маг или увеличить сам коэффициент аг- Для этого можно, например, свободную конвекцию заменить на вынужденную и устроить обдув радиатора направленным потоком воздуха.

В случае, если коэффициенты а\ и «2 достаточно велики, а наибольшим является термическое сопротивление стенки 81Х, то необходимо уменьшить толщину стенки или взять материал с большей теплопроводностью.

Для интенсификации теплопередачи МОЖНО увеличить площадь поверхности теплообмена за счет оребрения (рис. 2.55). Оребренные поверхности используются с той стороны, где коэффициент теплоотдачи очень мал.

В связи с тем, что поверхность теплообмена с обеих сторон рассматриваемой стенки неодинакова, расчет величин кпд можно выполнять для единицы гладкой или оребренной поверхности.

Рис. 2.55. Схема теплопередачи через ребристую стенку

Отношение площади оребрения к площади гладкой стенки называется коэффициентом оребрения т = Рг/Р\.

В этом случае коэффициент теплопередачи к\, Вт/(м²-К), через гладкую поверхность стенки (см. рис. 2.55) равен

*1-

_1_

«1

3 1

+ - +------

Дата добавления: 2014-01-04