Интенсификация теплопередачи.

Практика эксплуатации тепловых аппаратов требует наилучших условий передачи теплоты от горячей среды к холодной. Эти условия главным образом зависят от коэффициента теплопередачи. Однако знания численного значения одного коэффициента теплопередачи для исследования процесса теплопередачи недостаточно. Только анализ соотношений всех термических сопротивлений дает возможность сделать правильное заключение и существенно изменить величину теплового потока. Основной вывод состоит в том, что в тепловых аппаратах для интенсификации теплопередачи необходимо уменьшать наибольшее термическое сопротивление.

Поясним это на примерах.

В паровом котле коэффициент теплоотдачи от топочных газов к стенке равен a₁ = 30 Вт/м²·град,а от стенки к кипящей воде равен a₂ = 5000 Вт/м²·град;коэффициент теплопроводности стальной стенки λ = 50 Вт/м·град,а ее толщина равна 0,02 м. Стенку считаем плоской. При этих условиях коэффициент теплопередачи k = 29,5 Вт/м²·град,т. е. он меньше наименьшего значения a.

Если для увеличения коэффициента теплопередачи k улучшить условия теплоотдачи от стенки к воде или применить более тонкую стенку из теплопроводного материала, то этими способами увеличить k не удается. Существенно повысить k можно, лишь увеличив передачу тепла от топочных газов к стенке.

Иначе обстоит дело с аппаратами, в которых коэффициенты a₁ и a₂ велики. Например, в водяном конденсаторе со стороны воды a₁ = 5000 Вт/м²·град,а со стороны пара - a₂ = 10 000 Вт/м²·град. Если стенку такого конденсатора изготовить из стали толщиной 20 мм,то k = 1428 Вт/м²·град,если взять стенку толщиной 3 мм,то k = 2770 Вт/м²·град,а если сталь заменить медью и взять стенку толщиной 1 мм, то k = 3400 Вт/м²·град. Пример показывает, что при больших значениях коэффициентов теплоотдачи величина коэффициента теплопередачи в значительной степени зависит от теплопроводности стенки. Таким образом, при изучении условий передачи теплоты в тепловых аппаратах для интенсификации теплопередачи необходимо уменьшать наибольшее термическое сопротивление.

 

 

МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ

ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ

И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИИЯ

УРАЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ СЛУЖБЫ