32 Особливості теплової ізоляції тонких труб.

Тепловою ізоляцією називають покриття з теплоізоляційного матеріалу, що сприяє зниженню втрат тепла в навколишнє середовище. Якщо циліндрична стінка покрита ізоляцією, то збільшення товщини ізоляції, а значить і діаметра , призводить до росту опору теплопровідності й одночасно до зниження опору зовнішньої тепловіддачі ( ). Аналіз ситуації показує, що умовою вибору теплової ізоляції є нерівність:

33 Інтенсифікація теплопередачі.

При незмінній різниці температур між теплоносіями густина теплового потоку залежить від коефіцієнта теплопровідності k. Так як теплопередача являє собою комплексне й складне явище, розгляд шляхів її інтенсифікації пов'язане з аналізом складових процесу. У випадку пласкої металевої стінки, коли ,

Звідси видно, що коефіцієнт теплопередачі завжди менше найменшого з коефіцієнтів тепловіддачі. Для підвищення коефіцієнта теплопередачі потрібно збільшувати найменший коефіцієнт тепловіддачі або . Якщо , то варто збільшувати й , і . Теплообмін можна інтенсифікувати шляхом оребрення стінки з боку меншої тепловіддачі. Тепловий потік через оребрену пласку стінку (за умови, що )

,

де − коефіцієнт тепловіддачі оребреної стінки;

– ефективний коефіцієнт тепловіддачі від оребреної поверхні.

При використанні досить тонких ребер

,

де − коефіцієнт тепловіддачі оребреної стінки;

− коефіцієнт ефективності ребра ;

− ступінь оребрення;

− площа поверхні оребреної стінки.

Тобто, оребренння поверхні дозволяє вирівнювати термічні опори тепловіддачі й тим самим інтенсифікувати теплопередачу.

34 Основні поняття конвективного теплообміну.

Передача теплоти конвенцією здійснюється переміщенням нерівномірно нагрітих макрооб'ємів рідини або газу один до одного під дією сил різної природи. В загальному випадку конвективним переносом називають перенос кількості руху, теплоти й речовини в середовищі з нерівномірним розподілом швидкості, температури й концентрації речовини. Перенос теплоти конвекцією відбувається небагато інтенсивніше, ніж теплопровідністю, оскільки порції енергії, що не переносяться макрооб'ємами, значно більше порцій енергії, які можуть бути перенесені окремими молекулами. В той же час, рух макрооб'ємів завжди супроводжується рухом окремих молекул, тобто перенос тепла конвекцією завжди включає й теплопровідність. Такий спільний перенос тепла на макро- і мікрорівнях називається конвективным теплообміном. Його інтенсивність залежить від причин виникнення руху рідини або газу; щодо цього розрізняють вільну й вимушену конвекцію. Вільна конвекція обумовлена наявністю різниці густини в полі масових сил (наприклад, термогравітаційна конвекція за рахунок різниці густини нагрітих і холодних шарів). Вимушена конвекція викликається яким-небудь рухом (насосом, компресором і т.п.).

Зазвичай, в технічних розрахунках визначається конвективний теплообмін між рідиною (газом) і твердою стінкою, названий тепловіддачею. Процес тепловіддачі прийнято описувати рівнянням Ньютона–Ріхмана. Простота цієї формули є лише гаданою, тому що вона не відображає різноманіття факторів, що впливають на інтенсивність тепловіддачі. Таке подання є формальним прийомом, що переносить всі труднощі розрахунку на визначення коефіцієнта тепловіддачі . На відміну від коефіцієнта теплопровідності , коефіцієнт тепловіддачі не є теплофізичним параметром, а залежить від багатьох факторів:

,

де − фактор, що враховує режим течії середовища; − коефіцієнт динамічної в'язкості; − коефіцієнт теплового розширення; − фактор орієнтації поверхні в просторі.