Вопрос 2. Интенсификация теплообмена при вынужденном движении жидкости в трубах и каналах

Применение поверхности нагрева с искусственно созданной шероховатостью является одним из возможных путей интенсификации теплоотдачи при турбулентном течении теплоносителя. Виды искусственных шероховатостей могут быть различны.

Уравнение теплоотдачи:

где учитывает увеличение теплоотдачи вследствие искусственной шероховатости.

В тех случаях, когда необходимо обеспечить интенсивный отвод теплоты от поверхности нагрева или когда при низком давлении требуется иметь высокую температуру рабочего тела, в качестве теплоносителя применяются расплавленные металлы.

При вынужденном движении расплавленных металлов в трубах при чистой поверхности нагрева теплоотдача:

В качестве определяющей температуры принята температура t_ж расплавленного металла. Определяющий размер – диаметр d трубы.

В опрос 3. Расчет температурного поля полуограниченного тела при гу I рода по сетке прямоугольного типа

Разностное отношение вперед:

Разностное отношение назад:

ДУ теплопроводности:

З аменяем разностными отношениями:

Если :

Пусть :

В общем случае :

Билет №27 Вопрос 1. Теплоотдача при поперечном обтекании шахматного пучка

Х арактеристикой любого пучка является:

внешний диаметр цилиндра (трубы);

расстояние между осями по глубине и ширине пучка.

Существуют понятия относительно шага по глубине пучка, относительно шага по ширине пучка.

Значение коэффициента теплоотдачи для 1-ого ряда составит 60% от α 3-его ряда, соответственно для 2-ого – 70% от 3-его.

Если , то α находим из выражения:

где – поправочный коэффициент на угол атаки.

Если , то:

Значение затабулировано.

Вопрос 2. Критический диаметр тепловой изоляции

Если мы рассмотрим однослойную или многослойную стенку и нужно уменьшить теплопотери, то наносят тепловую изоляцию (можно увеличить/уменьшить толщину стенки – но это может не дать эффект).

Линейное термическое сопротивление:

где – линейное термическое сопротивление теплопередаче у внутренней поверхности;

– линейное термическое сопротивление теплопроводности цилиндрической стенки;

– линейное термическое сопротивление теплопередаче у внутренней поверхности.

Т.е. зависит от каждой составляющей.

П родифференцируем по и приравняем к нулю:

– критический диаметр однослойной цилиндрической стенки.

Увеличение диаметра не приводит к уменьшению теплопотерь, пока d не станет критическим, а затем с увеличением диаметра уменьшаются эти потери.

Если увеличить внешний диаметр однослойной цилиндрической стенки при этом d<d_кр - то Re будет уменьшаться до тех пор пока d=d_кр. С дальнейшим увеличением d Re будет увеличиваться:

– термическое сопротивление теплопередаче у внешней поверхности цилиндрической стенки;

– сопротивление теплопроводности цилиндрической стенки.

Отсюда вывод: при увеличении диаметра до критического преобладает конвективный теплообмен.

Вопрос 3. Сущность решения задач нестационарного теплового режима

Если температурное поле изменяется во времени, то тепловые процессы, протекающие в таких условиях, называются нестационарными.

Передачу теплоты при стационарном режиме можно определить, если найти закон изменения температурного поля и теплового потока в пространстве.

Можно решить с помощью дифференциального уравнения теплопроводности Фурье:

При решении этого уравнения задаются ГУ и начальным распределением температуры в теле. ГУ задаются уравнением:

– градиент температуры на поверхности;

, t₀=const;

– температура зависит от большого числа переменных;

– число Био, – число Фурье;

– безразмерная координата;

- безразмерная температура.