ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Физические основы и понятия интенсификации теплообмена из "Мазутные хозяйства ТЭС " В настоящее время интенсификация конвективного теплообмена считается наиболее перспективной и сложной проблемой теории переноса. Традиционно также считается, что эта задача наиболее актуальна для теплоносителей, которым присущи высокие значения чисел Рейнольдса. Практически все основополагающие монографии на тему интенсификации конвективного теплообмена посвящены этой проблеме применительно именно к большим числам Re [184—189]. [c.505] Однако появившиеся в печати за последние 10—15 лет публикации, указывают на большую эффективность уже известных и апробированных методов интенсификации теплообмена для рабочих сред с высокими значениями чисел Прандтля (Рг 1) и эффективной вязкости. [c.505] Экспериментальные исследования (см. 12.4) показали, что для ламинарных режимов течения характерно, когда такая концепция аналогии Рейнольдса не всегда отражает основные стороны процесса. В большинстве случаев наблюдается обратный эффект — значительное увеличение интенсивности теплообмена при сравнительно небольшом возрастании затрат мощности. А в некоторых случаях, например, при ламинарных течениях неньютоновских жидкостей, может наблюдаться многократное ъеличение теплоотдачи по сравнению с реперным вариантом — течением в гладкой прямой трубе. [c.506] Таким образом, как показано в [190], тот факт, что перенос теплоты и количества движения осуществляется одним и тем же рабочим телом, совсем не определяет вид зависимости между интенсивностью теплообмена и гидродинамическим сопротивлением. Очевидно, что все эффекты интенсификации теплообмена и гидравлических потерь будут зависеть от распределения полей температуры и вектора скорости в пристенной области течения, а также, что в области ламинарного режима течения возникает благоприятная почва для создания таких ситуаций, когда применение того или иного метода интенсификации становится энергетически выгодным. В этих случаях действует совсем иной механизм распределения кинетической энергии и ее диссипации, не связанный столь просто с переносом теплоты в нормальном к поверхности канала направлении. [c.506] К сожалению, несмотря на то, что в научной литературе накоплен экспериментальный и теоретический материал по исследованию методов интенсификации конвективного теплообмена, практически отсутствуют опытные и теоретические разработки для ламинарных режимов течения капельных жидкостей. Имеющиеся опытные данные в основном не систематизированы ввиду их небольшого количества. Отсутствуют теоретические исследования для многих интересных в практическом отношении методов интенсификации, в частности для методов, рассматриваемых в данной монографии. [c.506] Следует отметить, что процессы теплообмена, происходящие при ламинарных течениях, достаточно строго описываются системами дифференциальных уравнений переноса. Также строго формулируются и краевые условия. Хорошо разработаны и методы решения и численной реализации систем дифференциальных уравнений в частных производных. Все это позволяет надеяться, что при достаточно строгих допущениях, а также удачно найденной симметрии удастся разработать такие математические модели, которые весьма точно будут описывать, предсказывать и объяснять возникающие эффекты. [c.506] ТИ теплообмена. К ним можно отнести применение вставных интенсификаторов (винтовых, локальных и пластинчатых закручи-вателей потока), различное оребрение поверхности теплообмена и др. [c.507] Интенсивность процесса теплообмена определяется отношением количества передаваемой теплоты к параметрам, характеризующим движущую силу процесса и его основные или характерные размеры. Под движущей силой процесса теплообмена понимают разность температур. Для теп.чообменных аппаратов интенсивность теплообмена определяется отношением тепловой нагрузки (или производительности) аппарата к температурному напору и площади поверхности теплообмена. [c.507] Коэффициент пропорциональности к определяет количество теплоты, которое передается через единицу площади поверхности теплообмена от горячей среды к холодной в единицу времени при разности температурного напора, равной одному градусу. Эта величина характеризует oбuJiyю интенсивность процесса теплопередачи через стенку и называется коэффициентом теплопередачи. [c.507] Соотношение (12.1) получено в предполо-лсении постоянства температур рабочих сред вдоль всей стенки. Теплопередача является сложным физическим процессом, зависящим от многих факторов, которые определяют значение коэффициента теплопередачи. [c.507] Я(-т теплопроводности соответственно отложений на стенках со стороны греющей (охлаждающей) и нагреваемой (охлаждаемой) сред и стенки, Вт/(м К). [c.507] Как видно из (12.2), коэффициент теплопередачи или степень интенсивности теплообмена зависит в значительной мере от наибольшего из термических сопротивлений. Следовательно, для интенсификации процесса теплопередачи необходимо прежде всего уменьшить термическое сопротивление с той стороны, с которой оно является наибольшим. Или, другими словами, для интенсификации процесса теплообмена необходимо прежде всего увеличивать наименьший коэффициент теплоотдачи. [c.507] Применительно к подогревателям мазута совершенно очевидно (это было показано в гл. 10), что наименьшие коэффициенты теплоотдачи находятся со стороны мазута. [c.507] Из (12.3) видно, что дрм яа о увеличить путем повышения Аг или к. Увеличение разности температур в аппарате всегда связано с повышением внешней необратимости процессов теплообмена и возрастанием энергетических потерь. Целесообразность такого пути интенсификации аппарата должна решаться в каждом конкретном сл) чае на основе технико-экономического анализа. [c.507] Коэффициент теплопередачи, как уже говорилось, всегда меньше любого из коэффициентов теплоотдачи, кроме того, снижается он с увеличением толщины стенки, с умень-шещ1ем ее теплопроводности, а также с ростом толщины слоев отложений на ней. [c.508] Рассмотрим наиболее рациональные пути интенсификации теплопередачи. Уменьшение толщины теплопередающей стенки и повышение ее теплопроводности, а также предотвращение отложений загрязнений на стенке являются очевидными способами интенсификации теплообмена. [c.508] К сожалению, эксплуатационные характеристики применяемых конструкционных сталей и цветных сплавов для каналов теплообменных аппаратов ограничены, соответственно ограничены и возможности по уменьшению толщины стенок каналов. [c.508] Число методов предотвращения отложений на стенках гладкотрубных аппаратов также очевидно ограничено. Плановгш очистка от отложений теплообменных поверхностей в лучшем случае может дать только восстановление номинальной теплопроизводительности аппарата. Тогда остается путь увеличения коэффициентов теплоотдачи и в первую очередь наименьшего из них. [c.508] Коэффициент теплоотдачи является сложной величиной, зависящей от физических свойств рабочей среды, скорости ее движения, геометрических размеров канала и формы теплоотдающей поверхности. Обычно физические свойства рабочих сред и температурный режим бывают известны из исходных данных для расчета теплоотдачи. [c.508] Увеличение скорости потока в 2 раза дает рост теплоотдачи в 1,75 раза, а гидравлического сопротивления в 3,4 раза. [c.509] Вернуться к основной статье