8.2. ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ

Для интенсификации или увеличения количества передаваемой через стенки теплоты Q от горячей жидкости к холодной, согласно (8.2) и (8.7), необходимо увеличивать коэффициент теплопередачи k, так как поверхность F и разность температур ДТ, зависят только от конструкции системы и физических условий. Термическое сопротивление теплопроводности стенки R = 8/X стремится к нулю (R — 0), так как у труб теплообменников толщина 8 мала, а коэффициент теплопроводности X материалов (метал­лов) велик.

Согласно (8.3), коэффициент теплопередачи k будет зависеть только от коэффициентов теплоотдачи а1 и а2, а именно:

k = (а1 а2)/(а1 + а2).

Аналитическое исследование предельного значения коэффициента теплопередачи показывает, что коэффициент теплопередачи k всегда меньше любого из коэффициентов теплоотдачи: k < а1 и k <а2. Причем коэффициент теплопередачи k всегда меньше меньшего коэффициента теплоотдачи.

Аналитическое исследование значения коэффициента теплопередачи показывает, что быстрый рост коэффициента теплопередачи k наблюдается при увеличении меньшего из коэффициентов теплоотдачи. При увеличении большего из коэффициентов теплоотдачи рост коэффициента теплопередачи k вначале замедляется, а затем и вовсе прекращается. На основании этих выводов формулируются правила интен­сификации теплопередачи.

Правила интенсификации теплопередачи

1. Если а1 << а2 или а1 >> а2, то интенсифицировать теплопередачу необходимо путем увеличения меньшего из коэффициентов теплоотдачи.

Если а1 « а2, то интенсифицировать теплопередачу необходимо путем увеличения обоих коэф­фициентов теплоотдачи.

Интенсификацию теплопередачи путем увеличения большего из коэффициентов теплоотдачи нельзя классифицировать как грамотное инженерное решение - оно всегда экономически невыгодно.

Если по физической природе или конструктивным особенностям нельзя увеличить меньший из коэффициентов теплоотдачи, то поверхность со стороны этого меньшего коэффициента теплоотдачи оребряют, т.е. компенсируют увеличение теплоотдачи более развитой поверхностью нагрева. На по­верхность трубы можно плотно насадить (или приварить к ней) круглые или прямоугольные пластины (ребра), а также цилиндрические или конические шипы. Так, если коэффициент оребрения (отношение площади поверхности с ребрами к гладкой) ф = 25, коэффициент теплоотдачи со стороны жидкости а1 = 1000 Вт/(м2 • К), а со стороны окружающей среды а2 = 10 Вт/(м2 • К), то оребрение со стороны меньшего а2 увеличивает k в 20,2 раза.

Увеличение коэффициентов теплоотдачи однофазных жидкостей (масло, вода) может осуществ­ляться за счет снижения пограничного ламинарного слоя и перехода к турбулентному движению, что может достигаться путем увеличения скорости движения жидкости или принятия конструктивных ре­шений (например, применить волнистые поверхности, шипы). Однако это приводит к дополнительным гидравлическим сопротивлениям.


Авторы: 239 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 268 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я