ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Аналитическое решение в случае плорежиме ской стенки (пластины) из "Техническая термодинамика и теплопередача " Выше были рассмотрены некоторые особенности выбора теплоиао-ляционного материала для трубопроводов. Как известно, назначением тепловой изоляции является ослабление передаваемого через стенку теплового потока. Наряду с этим в технике приходится решать задачу усиления теплового потока — интенсифицировать теплопередачу. [c.174] Отсюда следует, что коэффициент теплопередачи всегда меньше самого малого из коэффициерттов теплоотдачи. Следовательно, для повышения коэффициента теплопередачи нужно увеличивать наименьшее из значений рсоэффициентов теплоотдачи или а . Если 1 яй а.2, то необходимо увеличивать каждое значение а. [c.174] Теплопередача через ребристую стенку. Факторы, влияющие на коэффициент теплоотдачи а, будут рассмотрены в гл. 16. Если повысить коэффициент теплоотдачи нет возможности, то теплообмен через стенку можно интенсифицировать путем ее оребрения, располагая ребра со стороны с меньирим коэффициентом теплоотдачи. [c.174] Величина т называется коэффициентом оребрения. [c.175] Оребрение поверхности позволяет выравнять термические сопротивления теплоотдачи и тем самым интенсифицировать теплопередачу. Заметим, что в реальных условиях температура поверхности ребра не равна и уменьшается вдоль его. Поэтому выражение (2.89) дает только качественную оценку эффективности оребрения. [c.175] Толщину бз определяем по формуле (2.54) бз = ( ст2 — t3)/i = 0.0405 (70,7 — 25)/110 = 19 IQ- = 19 мм. [c.175] Задача 13.3. Определить потерю теплоты на 1 м трубопровода диаметром dJdt = 150/165 мм, покрытого слоем изоляции толщиной б = 60 мм. Коэффициент теплопроводности трубы = 50 Вт/(м. К), а изоляции 2 = 0,15 Вт/ (м. К). Температура воды в трубопроводе = 90 С, коэффициент теплоотдачи от воды к стенке трубы = 1000 Вт/(м - К). Температура окружающего воздуха = —15 С, коэффициент теплоотдачи от поверхности изоляции к воздуху 2 = 8 Вт/(м - К). Рассчитать также температуру внешней поверхности изоляции. [c.176] Поскольку критический диаметр изоляции = 27,5 мм больше внешнего диаметра трубы d = 20 мм, такую изоляцию использовать нецелесообразно. [c.176] Запишите выражение для определения линейного термического сопротивления теплопередачи через цилиндрическую стенку. [c.176] На рис. 14.1 показаны кривые изменения температуры тела на его поверхности t т и в центре при погружении в жидкость с более низкой температурой (охлаждение тела). В начале процесса начинает снижаться температура на поверхности тела, тогда как температура в его центре некоторое время остается неизменной. С течением времени температура во всех точках тела приближается к температуре окружающей среды. [c.177] Большинство задач нестационарной теплопроводности связаны с определением температурного поля тела и полного количества теплоты, отданной или полученной телом по истечении определенного промежутка времени. В других задачах требуется найти длительность процесса, по завершении которого температура тела примет определенное, наперед заданное значение. Решения этих задач могут быть получены аналитическим путем, т. е. путем решения дифференциального уравнения теплопроводности (2.44) с учетом к]заевых условий. Заметим, что таким путем решаются сравнительно простые задачи. Для решения же более сложных задач применяются приближенные методы. [c.177] Обозначим избыточную температуру в любой точке тела через й = = — ж- Тогда для точек, расположенных на поверхности и в центре тела, запишем соответственно Ост — ст — и Оц = /ц — 1 . [c.178] Рассмотрим аналитическое решение задачи нестационарной теплопроводности на примере охлаждения (нагревания) неограниченной стенки (пластины) при граничных условиях третьего рода (рис. 14.2). В начальный момент времени (т == 0) температура в пластине распределена равномерно и равна t . Заданная температура окружающей среды /д, теплообмен на обеих сторонах пластины происходит при постоянном заданном коэффициенте а. Известны также постоянные физические параметры пластины с и р. Полагаем, что размеры пластины вдоль осей Оу и Ог настолько велики, что теплообменом с торцов можно пренебречь. [c.178] Знак минус при постоянной k выбран из следующих соображений при т оо температурная функция ф (т) О, а следовательно, Ь (х, т) также стремится к нулю, т. е. обеспечивается затухание процесса. [c.180] Использование уравнения (2.106) на практике связано с необходимостью выполнения трудоемких расчетов. Поскольку величина является функцией числа Bi, из уравнений (2.106) и (2.107) следует, что при заданных координатах л искомая безразмерная температура зависит только от чисел Fo и Bi, т. е. [c.181] Для использования в практических расчетах построены графики этой функции при X = о (рис. 14.4) и х = 1, с помощью которых можно определить температуры в середине и на внешних поверхностях пластины по истечении времени т. С целью приближенного построения кривых распределения температур в пластине рассмотрим их свойства. [c.181] Из последнего равенства следует, что расстояние точки А от пэ)зерхности определяется заданными условиями однозначности и fie. зависит от времени. Следовательно, касательные ко всем температурным кривым в точках Хо = 1 при неизменных граничных условиях для любого промежутка времени т всегда будут проходить через направляющие точки А. Это позволяет построить графики температурных кривых в пластине по найденным значениям температур в точках X = о и X = 1. [c.183] Решив последнее уравнение относительно времени т, получим выражение, с помощью которого можно определить время, необходимое Д.ПЯ прогрева середины пластины до заданной температуры, т. е. [c.183] В каждый момент времени температурное поле стенки определяется числами Био и Фурье, поэтому и средняя температура стенки будет зависеть от этих чисел. Следовательно, QxlQ = / (В1, Ро). График этой функции имеется, но часто вместо нее приводится зависимость 0, = / (В1, Ро). [c.184] Вернуться к основной статье