Для турбулентного режима

 ~ ,F ~ ,L ~ , ~ ,p_п ~ . (9.214)

Таким образом, для фиксированного диаметра труб при увеличении скорости теплоносителя уменьшается число труб и возрастают их длина и гидравлическое сопротивление. При этом в условиях ламинарного течения коэффициент теплоотдачи и требуемая поверхность теплообмена не меняются, а при турбулентном течении поверхность уменьшается (рис. 9.23).

Рис. 9.23. Зависимость различных характеристик кожухотрубчатого теплообменника от скорости движения теплоносителя по трубам при постоянном их диаметре

Конкретный вид зависимости затрат 3 от скорости будет определяться теплофизическими свойствами теплоносителя и стоимостными показателями, которые учитываются коэффициентамиА и В в (9.197). Как правило, затраты достигают минимального значения в области турбулентного течения. Соответствующее значение скорости будет являться оптимальным W_оpt (рис. 9.23). При дальнейшем увеличении скорости затраты возрастают за счет резкого увеличения гидравлического сопротивления.

Контрольные вопросы к главе 9

1. Какие процессы называются теплообменными?

2. Дайте определения таких процессов, как нагревание, охлаждение, испарение, конденсация, кипение, выпаривание.

3. Чем отличается газ от пара?

4. Что называется теплоносителями и как они подразделяются?

5. Назовите виды теплообмена и дайте им определения.

6. Получите уравнения теплопроводности плоской и цилиндрической стенки. Проанализируйте их отличия.

7. Дайте определение гидродинамического и теплового пограничных слоев, какой вид будут они иметь для плоской пластины?

8. Какие допущения принимаются для получения уравнений гидродинамического и теплового пограничных слоев на плоской пластине? Получите эти уравнения и сформулируйте граничные условия к ним.

9. От каких величин и каким образом зависят коэффициенты теплоотдачи для ламинарного и турбулентного пограничных слоев на плоской пластине, выполняется ли для них гидродинамическая аналогия и почему?

10. Каков характер изменения коэффициентов турбулентной вязкости и температуропроводности поперек пограничного слоя?

11. Какой вид имеют профили скорости, потока импульса, температуры и потока тепла в пограничных слоях на плоской пластине?

12. Дайте определение начальных участков гидродинамической и тепловой стабилизации в трубе.

13. Что называется среднемассовой температурой, каков ее смысл, какой коэффициент теплоотдачи используется для описания теплообмена в трубе?

14. От каких величин и каким образом зависят коэффициенты теплоотдачи при ламинарном и турбулентном движении в трубе, выполняется ли при этом гидродинамическая аналогия? Влияет ли на величину коэффициентов теплоотдачи характер граничных условий?

15. В каких случаях применяется физическое моделирование теплообмена и в чем его суть?

16. В чем состоит проблема получения теоретического решения для теплообмена с телами сложной формы?

17. Как влияет на теплообмен изменение теплофизических характеристик теплоносителя?

18. В чем специфика теплообмена при изменении фазового состояния теплоносителя?

19. В чем заключается механизм переноса тепла излучением? В каких случаях его необходимо учитывать?

20. Сформулируйте определения абсолютно черного, абсолютно белого и серого тела.

21. В чем заключается закон Стефана - Больцмана?

22. Какой вид имеет коэффициент теплоотдачи за счет излучения от твердой поверхности к газу?

23. Запишите уравнение и виды граничных условий для нестационарного кондуктивного теплообмена.

24. От каких величин и каким образом зависит нестационарное поле температуры в охлаждаемой потоком пластине?

25. Получите решение для нестационарного нагревания теплоносителя в аппарате идеального смешения.

26. В чем заключается постановка задачи оптимизации теплообмена? Что называется критерием и параметрами оптимизации?

27. В чем состоит интенсификация теплообмена? Каковы пути ее достижения?

28. Выделите основные составляющие экономического критерия оптимальности теплообмена.

29. Что такое тепловая изоляция, для чего она применяется? Может ли тепловая изоляция увеличить потери тепла в окружающую среду?

30. Проанализируйте задачу выбора оптимального режима движения теплоносителя.