Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Белорусский национальный технический университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

теплопередача(новые лекции), пальченок / Л6_ТП_ИнтенсификацияТО.pptx

Скачиваний:

72

Добавлен:

31.05.2015

Размер:

685.52 Кб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 12 / 22

МЕТОДЫ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ

Из уравнения теплопередачи

Q k tж1 tж 2 F k tF

следует, что при заданных размерах стенки и температурах

жидкостей величина теплового потока определяется коэффициентом
теплопередачи	k			1
	k		1	n		1
			1	i		1
		1		i		2
		1		1 i		2

При малом термическом сопротивлении теплопроводности (тонкие стенки с высокими коэффициентами теплопроводности)

k			1					1
k		1		1			1		1
	1			2			1		1
	1			2					2

откуда следует, что коэффициент теплопередачи не может быть меньше наименьшего из коэффициентов теплоотдачи:

при 2 ∞ k 1

Интенсификация теплопередачи путём увеличения коэффициента теплоотдачи

При 2 >> 1 увеличение большего из коэффициентов теплоотдачи ( 2) практически не приводит к росту k.

ПРИМЕР 1: = 40,		= 5000 Вт/(м2К)		k 39.7 Вт/(м2К)
1		2		1
= 40,	= 10000 Вт/(м2К)			k 39.8 Вт/(м2К)
1	2			1

ПРИМЕР 2:			= 80, = 5000 Вт/(м2К)				k 78.8 Вт/(м2К)
		1			2		k	192 Вт/(м2К)	1
	1	= 200,		2	= 5000 Вт/(м2К)				1

Из второго примера следует, что увеличение меньшего коэффициента теплоотдачи ( 1) в 2 и 5 раз приводит к

примерно такому же росту коэффициента теплопередачи.

ТП

Лекция 6

Оценки величины к-та теплопередачи

																																			α, Вт/(м2К)
																																																														α1=10;100;1000
																																																														α2=1000
Стенка из чёрной стали толщиной 4 мм, = 40 Вт/мК;
Слой накипи толщиной 1 мм, = 1 Вт/мК с водяной стороны
k													1																															1																									9.8 Вт/(м2К)
k									1			n							1										1			4 10									3										3										1								9.8 Вт/(м2К)
									1			i							1										1			4 10														1 10															1
								1									2																													1 10
																										10							40																										1000
												1	i													10							40																1										1000
k													1		1																												11											3															82.6 Вт/(м2К)
						1						n							1
						1						n							1										1														3						10												1
				0. 0.0001i																									1				4 10										.1021						10												1
				0. 0.0001i											0.001 0.001																												.1021

						1											2
																										100									40														1												1000
												1	i													100									40														1												1000
												1			1																												1	1																									2

												n																																					3																					К)
k												n																		0.001									3			0.							3																				332.6 Вт/(м	К)
			0.01 0.00											01 1 0.								001								0.001												0.		012110															1
										i												001										4	10											012110															1
					1							1 i				2
					1							1 i				2							1000										40											1												1000
															1																												1

		0.001 0.0001 0.001 0.001																																				0.0031

Интенсификация теплопередачи путём оребрения стенок

При теплопередаче через цилиндрическую и шаровую стенки

термические сопротивления теплоотдачи определяются не только

величиной коэффициента теплоотдачи, но и размерами самой

поверхности

l tж1 tж 2

Qцил

,Вт

1

n

1

di 1

1

ln

d

2

i

d

i

d

n 1

1 1

i 1

2

Qшар

tж1 tж 2

,Вт

1

n

1

1

1

1

2

di 1

2d

2

1d1

i 1

2 i di

n 1

Отсюда следует, что если коэффициент теплоотдачи мал, соответствующее сопротивление можно уменьшить путём увеличения данной поверхности (диаметра).

На практике это осуществляется путём оребрения той поверхности стенки , коэффициент теплоотдачи от которой минимален.

Примеры оребрения плоской и цилиндрической стенок

Прямое ребро

(a)постоянного и

(b)переменного поперечного сечения;

(c)круглое ребро;

(d)игольчатое ребро (шип).

Теплопередача через оребрённую плоскую стенку

q1

Q k1 tж1 tж 2

– приведённая плотность теплового потока,

F1

отнесённая к неоребренной поверхности F ;

1 2

1

k1

1

1

– приведённый

1

к-т теплопередачи;

1

2 E2

φ = F2/F1 – коэффициент оребрения;

F2 =Fo +Fp – суммарная ребристая

поверхность;

0 ≤ Е2 ≤ 1 – средневзвешенная эффективность

оребрённой поверхности

F

Fр

E

E

о

2

F2

F2

Е – эффективность ребра;

Fp – поверхность ребер;

Fo – гладкая поверхность между ребрами.

Теплопроводность в тонком прямом ребре (стержне)

t, ϑ=t–tж
ϑо	ϑ(x)	dϑ
tо		dϑ
tо
tж	dQ	x
		x
Qx		Qx+dx
x	dx
		δ

Fо Fp l

Рассмотрим распространение теплоты в ребре с высотой l и постоянным по высоте сечением с площадью f = b×δ и периметром u ≈

2b (толщина δ << b – ширины). Полагаем, что δ достаточно мала,

а теплопроводность ребра λ – высока, чтобы пренебречь изменением температуры поперек ребра и считать, что t = f (x).

Ребро имеет постоянную температуру to в основании и

омывается жидкостью с постоянной температурой tж. Задан

коэффициент теплоотдачи αр,

постоянный по всей боковой поверхности ребра.

Требуется найти распределение температуры в стержне и тепловой поток Qp с его поверхности.

Дифференциальное уравнение и граничные условия

t, ϑ=t–tж

Баланс теплоты для dx:

dQ Qх

Qх dx

d

d

d

dQ

f ;

Q

dx

х

dx

х dx

dx

ϑо

ϑ(x

dϑ

dx

2

tо

)

dQ Qх Qх dx d fdx

p u

tж

dQ

dx2

x

Дифференциальное уравнение:

Qx

Qx+dx

d2

u

x

dx

δ

dx2

f m2

Fо	Fp	m	u		2	– модуль ребра, м-1
			f
	l	при х= 0 ϑ = ϑо;
Граничные условия:

f

dx

при х= l	d				l l ; 0	(если		l 0)

	dx	l

x								Решение задачи
					l x			l	1
				ch m					;
							; o
	o			ch ml						ch ml
m		2		– модуль ребра, м-1; для m1 < m2 < m3

Тепловой поток с поверхности ребра

Qp Qp, E oFpE

где Е – эффективность ребра, 0 ≤ Е ≤1,

E	Q p	;	th ml
	Q p ,		ml

Чем выше ml, тем ниже эффективность ребра и больше падение температуры по высоте;

		E 1 при ml 0.

	ex e x		ex e x
ch x	2	ch 0 1;	th x ex e x th 0	0

<<< < Предыдущая 12 / 22

Соседние файлы в папке теплопередача(новые лекции), пальченок

#
31.05.2015987.19 Кб71Л15__заоТП_Конденсация.pptx
#
31.05.2015669.87 Кб69Л2_ТП_Ур теплопр.pptx
#
31.05.2015363.69 Кб63Л3_ТП_Стац_тпр_пласт.pptx
#
31.05.2015395.34 Кб63Л4_ТП_Стац_пласт_ГУ-3.pptx
#
31.05.2015772.35 Кб64Л5_ТП_Стац_тпр_цил.pptx
#
31.05.2015685.52 Кб72Л6_ТП_ИнтенсификацияТО.pptx
#
31.05.20151.24 Mб61Л7_ТП_Нестационарная тпр.pptx
#
31.05.2015448.85 Кб68Л8_ТП_Нестац пластина анализ.pptx
#
31.05.2015762.99 Кб106Л9_ТП_Нестац шар цилиндр.pptx
#
31.05.201532.26 Кб60литература к ТПР.doc
#
31.05.2015161.35 Кб57Повторение-мать учения.pptx