2.5 Плоская стенка с прямыми ребрами постоянного поперечного сечения

Основные параметры ребристой стенки (рис. 1): l, h , δ — длина, высота, толщина ребра; П=2(l + δ)—периметр ребра; f = lδ — площадь сечения ребра; b — шаг ребер; B, —ширина и толщина плоской стенки; ,— температуры сред, окружающих стенку, >;,— коэффициенты теплоотдачи от поверхности ребра и от глад­кой поверхности стенки к окружающей среде; (, — температуры ребра у основания и на его конце.

При расчете теплоотдачи с поверхности одного прямого ребра в окружающую среду, имеющую температуру , тепловой поток , Вт, определяется по формуле

,(29) где —избыточная тем­пература у основания ребра, К; — параметр, ; — тан­генс гиперболический; λ — теплопроводность материала ребра, Вт/(м∙К).

Тепловой поток , Вт, с гладкой поверхности стенки в проме­жутках между ребрами

,(2.30)

где п — количество ребер на 1 м ширины стенки; l — длина стенки (длина ребра), м.

Суммарный тепловой поток Q₀ при теплоотдаче с оребренной по­верхности стенки

.(2.31)

Тепловой поток, обусловленный теплопередачей между двумя сре­дами, разделенными плоской стенкой, имеющей оребрение с одной сто­роны,

,(2.32) где F — площадь неоребренной поверхности стенки, м²; — коэффи­циент теплоотдачи на неоребренной поверхности стенки, Вт/(м²∙К); — теплопроводность материала стенки, Вт/(м∙К); E — коэффициент эффективности ребра; — коэффициент оребрения.

Коэффициент эффективности ребра E является его рабочей характеристикой и представляет собой отношение теплового потока, действительно рассеиваемого ребром в окружающую среду, к тепловому потоку, который ребро могло бы отдать, если бы вся его поверхность находилась при температуре t₀:

(2.33)

или, пренебрегая теплоотдачей с торца ребра,

,(2.33а)

где —средняя температура поверхности ребра.

Повышения теплосъема ребра можно добиться при уменьшении mh .

Коэффициент оребрения

,(2.34) где — суммарная площадь оребренной поверхности стенки, м².

В формуле (32) можно положить , тогда тепловой по­ток при теплопередаче через оребренную стенку

,(2.35)

а коэффициент эффективности тонкого ребра (в предположении, что δ<<l и П=2l) можно определить из зависимости

,(2.36) где , или из графика рис. 2.

Для учета теплоотдачи с торцевой поверхности ребра необходимо высоту ребра h увеличить на 0,5δ.

Температура на конце ребра

или , (2.37) где и — избыточные температуры на конце ребра и у его осно­вания, К; —косинус гиперболический.

2.6 Цилиндрическая стенка с круглым ребром постоянной толщины

Расчет теплопередачи через трубу, оребренную снаружи кольцевыми ребрами (рис. 3), можно проводить по формулам (2.35) и (2.36) принимая h=R-r и умножая коэффициент эффективности E на поправочный коэффициент , который определяется по графику рис. 4.,

Коэффициент эффективности круглого ребра

,(2.38)

где — коэффициент, определяемый по графику рис. 4 в зависимости от и ; — эффективная высота ребра, м; — отношение избыточных температур на конце и у основания ребра.

Параметр т определяется из выражения

.

Лекция №8

Тема: ТЕПЛООБМЕН С УЧЕТОМ ВНУТРЕННИХ ИСТОЧНИКОВ

ТЕПЛОТЫ

План лекции

3.1. Однородная неограниченная пластина

3.2. Цилиндрический стержень

В определенных условиях в телах могут происходить процессы с выделением (поглощением) теплоты, например джоулево нагревание электропроводника, химические экзо- и эндотермические реакции, ядерные процессы в тепловыделяющих элементах (твэлах) реактора и т. п. Эти процессы характеризуются мощностью внутренних источников теплоты или интенсивностью объемного тепловыделения , .