Глава VIII

ТЕПЛООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН

R

§ 1. ТЕПЛОПЕРЕДАЧА В ХОЛОДИЛЬНЫХ АППАРАТАХ

Процессы, происходящие в холодильных аппаратах (конденса­торах, испарителях, охлаждающих батареях и других), связаны с передачей тепла от одних жидкостей к другим, имеющим мень­шую температуру. Теплообмен может происходить через пере­городку, разделяющую жидкости, а в некоторых случаях и при непосредственном соприкосновении.

Теплообмен между жидкостями, разделенными перегородкой. Тепловой поток через однородную плоскую стенку с поверхно­стью F, разделяющую жидкость с температурами (рис. 73), составляет

где к — коэффициент теплопередачи в вт/(м²-град).

Удельный тепловой поток

пропорционален температурному напору и обратно пропорциона­лен полному термическому сопротивлению, преодолеваемому по­током.

Полное термическое сопротивление

Величины (обратные коэффициентам теплоот-дачи) означают термические сопротивления со стороны греющей и со стороны нагреваемой жидкостей. Величина - термическое сопротивление стенки, определяемое тол­щиной и теплопроводностью материалов.

Общее термическое сопротивление R больше каждого из слагаемых,

т. е.

Теплопередача в холодильных аппаратов 129

Соответственно

т. е. коэффициент теплопередачи & всегда меньше любого из коэффициентов теплоотдачи

Для определения температур стенок имеем

Температура стенки всегда ближе к температуре той жидкости, для которой выше.

Если теплообмен между жидкостями происходит через стенку грубы (рис. 74), то удельный тепловой поток на 1 м длины ее будет

130 Теплообменные аппараты холодильных машин

Сопротивление складывается из сопротивлений теплоот­даче со стороны жидкостей и сопротивления стенки трубы:

Частные термические сопротивления на 1 м длины можно выразить так:

Количество передаваемого тепла через всю трубу

При теплопередаче через многослойную трубу термическое сопротивление стенок трубы

Температуры поверхностей цилиндрической стенки

При не очень толстой стенке трубы расчет тепло­передачи можно с достаточной точностью вести по формулам плоской стенки (однослойной или многослойной). В этом случае при определении теп-лового потока поверхность трубчатых ап­паратов измеряется с той сто-роны, которая представляет наиболь­шее сопротивление теплоотдаче. В случае равенства коэффициен­тов теплоотдачи правильнее измерять теплопередающую поверхность по среднему диаметру.

Теплопередача в холодильных аппаратов 131

Большой интерес представляет процесс теплопередачи в ап­паратах с ребристыми стенками (охлаждающих батареях, воздухо­охладителях, морозильных аппаратах и др.).

Если коэффициент теплоотдачи а с одной стороны стенки очень мал по сравнению с другим, то термическое сопротивление может быть уменьшено с этой стороны путем оребрения — увели­чения теплопере-дающей поверхности аппарата.

Оребрением поверхностей достигается значительное увеличе­ние общего теплового потока. Если, например, с одной стороны теплопе-редающей поверхности имеется конденсирующийся фреон-12 с , а с другой — воздух с ,то коэф-фициент теплопереда­чи й будет находиться на уровне а2 (несколько а меньше этого значения). При этих условиях целесообразно оребрение со стороны воздуха. Если же фреон охлаждается водой и величина , то для интенсифи-кации работы аппарата оребрение будет по­лезно со стороны конденсирующегося фреона.

Рассмотрим случай, когда стенка с одной стороны плоская, а с другой снабжена ребрами из того же материала (рис. 75). Поверхности стенки соответственно равны . Имеется в виду, что .

Общий тепловой поток через такую стенку можно определить как частное от деления температурного напора на общее терми­ческое сопротивление

Приближенно