Интенсификация теплообмена теплообменнике

Кроме обычных теплообменников, существуют различные устройства, работающие при криогенных температурах. В них для интенсификации теплообмена применяются пористые материалы. Известны конструкции сверхпроводящих линий электропередачи, в которых проницаемая матрица используется для охлаждения сверхпроводящих проводников. [c.17]

Расчет теплообмена и сопротивления по воздушной стороне. При конструировании теплообменников с воздушным охлаждением обычно предусматривают интенсификацию теплообмена по воздушной стороне. Одним из наиболее эффективных и технологических методов интенсификации теплообмена является оребрение труб. При инженерных расчетах теплообменников коэффициенты теплоотдачи и сопротивления определяются из критериальных уравнений типа [4.43] [c.161]

В задачу конструктора при конструировании теплообменника входит выбор оптимальной формы и размера поверхности нагрева. Помимо чисто конструктивных соображений при вынужденном движении теплоносителей через теплообменный аппарат приходится считаться с тем, что всякая интенсификация теплообмена, вызывающая сокращение поверхностей нагрева, обычно связана с увеличением расхода энергии на создание потоков теплоносителей в аппарате. Оптимальное с экономической точки зрения соотношение между размером поверхности нагрева и расходом энергии на собственные нужды теплообменника соответствует минимальному значению функции [c.131]

Важной частью экономичных газотурбинных установок является теплообменник-регенератор, используемый для нагрева воздуха перед камерой сгорания теплом отходящих газов турбины. Регенератор образован пучками труб или коробчатыми камерами, по которым протекает воздух. С внешней стороны трубок или по проходам между камерами протекают выхлопные газы, выходящие из турбины. Для интенсификации теплообмена на поверхность трубок часто приваривают тонкие пластинки — ребра. При такой конструкции теплообменной поверхности резко возрастает коэффициент теплопередачи, что приводит к уменьшению размеров и веса громоздких регенераторов. [c.17]

Как указывалось в гл. И, в схемах ГТУ замкнутого цикла важное значение имеют такие теплообменники, как основные и вспомогательные регенераторы. Высокая степень очистки рабочего тела в таких установках позволяет применять достаточно плотную упаковку поверхностей теплообмена с развитым оребрением и небольшими проходными сечениями. Интенсификация теплообмена за счет оребрения и использования труб малого диаметра дает возможность создания эффективных и экономичных конструкций теплообменников. [c.138]

Как и в стендовых исследованиях здесь также не удается объяснить расхождение мех ду наличием в пучках труб теплообменников дистанционирую-щих устройств. Поправка i составляет 1,13, и после учета ее расхождение остается еще достаточно большим — 15—18% . По-видимому, наряду с интенсификацией теплообмена вследствие влияния турбулизирующих перегородок, некоторую роль может играть относительное расположение труб в пучке на теплообмен при продольном обтекании труб. [c.231]

Высокая турбулентность при пенном режиме может быть с успехом использована е, целях интенсификации теплообмена между газом, протекающим вне трубок, и жидкостью, протекающей внутри трубок. Таким образом создается теплообменник трех сред, так как к приведенным выше двум рабочим средам присоединится еще рабочая вспомогательная среда — пена. Такой теплообменник трех сред (жидкость — турбулентный слой — газ) с конструктивной точки зрения прост, притом, как показали результаты экспериментальных работ, термически весьма эффективен. Были получены следующие значения коэффициентов теплопередачи в системе воздух — турбулентный слой — вода k = 2500 [c.176]

Возможности интенсификации теплообмена при смесительной конденсации в пленочном конденсаторе и теплопередачи в теплообменнике трех сред (воздух — турбулентный слой — жидкость) навели на мысль [c.176]

Интенсификации теплообмена в кожухотрубчатых теплообменниках связана с выравниванием коэффициентов теплоотдачи на противоположных сторонах теплообменной поверхности. [c.369]

Индукционный нагреватель для сквозного нагрева 146 Интенсификация теплообмена в теплообменнике 262 Инфильтрация наружного воздуха 394 Инфракрасный нагрев 159 Имитационная модель 529 Импульсная очистка 108 [c.611]

Следует иметь в виду, что вследствие исключительно большой поверхности / экв и передачи значительной части тепла в газоходах, соединяющих циклонные теплообменники между собой, скорость потока в самих циклонах не оказывает почти никакого влияния на интенсивность теплообмена. Определяющим фактором здесь может быть лишь величина и длительность существования температурного напора в каждой данной ступени установки. Поэтому увеличение числа ступеней для интенсификации теплообмена должно давать больший эффект, чем удлинение транспортных газоходов. [c.558]

Интенсификация теплообмена. Корпус теплообменного аппарата покрыт тепловой изоляцией для тепловой защиты теплообменника. Назначение тепловой изоляции двояко она уменьшает тепловые потери в окружающую среду и снижает температуру внешней поверхности теплообменного аппарата в соответствии с требованиями техники безопасности. [c.336]

Посредством интенсификации теплообмена можно улучшить режим работы теплообменника, например, снизить температурный напор или температуру стенки при фиксированной температуре теплоносителя. [c.504]

Таким образом, влиять на интенсивность теплоотдачи можно изменением геометрических размеров каналов, скорости движения рабочей среды и формы поверхности теплообмена. Способ увеличения скорости течения за счет уменьшения диаметров каналов практически аналогичен способу увеличения числа Ке путем применения более мощных насосов. Однако при этом быстро растут гидравлические сопротивления, а следовательно, и затраты энергии на привод насосов, в силу чего дальнейшая интенсификация теплообмена путем увеличения скорости рабочих сред становится экономически невыгодной. Убедиться в этом легко, проанализировав известные уравнения теплоотдачи и гидравлических сопротивлений при турбулентном движении жидкости в трубном теплообменнике [185] [c.508]

Ко второму типу можно отнести теплообменные аппараты, выполненные из пластинчато-оребренной поверхности [45], [49], [58]. Удельная поверхность такой аппаратуры достигает значения 800— 1600 м 1м и более. В этом типе распространена конструкция, набираемая из плоских листов, между которыми размещается оребрение в виде гофрированных листов. Форма этих гофров определяет вид канала, по которому движется теплоноситель. Каналы имеют обычно треугольную и прямоугольную форму сечения. Плоские и гофрированные листы соединяются совместно пайкой. Однако лучший тепловой контакт достигается в случае приварки корытообразных ребер к плоским листам на шовной контактной машине при этом образуются прямоугольной формы каналы. С целью интенсификации теплообмена путем уменьшения толщины пограничного слоя или его разрушения применяются волнистые ребра, короткие оо смещением ребра, разрезные ребра и др. Данные по теплообмену и сопротивлению, приведенные в работах [45] и [58], указывают на высокую эффективность пластинчато-оребренной поверхности теплообмена. Такая поверхность, однако, непригодна для теплообменников с резко отличающимися давлениями теплоносителей. [c.24]

Большие перспективы для интенсификации процесса теплообмена имеются у центробежных тепловых труб и теплообменников на их основе. Центробежное поле позволяет существенно увеличить интенсивность процесса теплообмена как внутри тепловых труб, так и на их внешней поверхности. Этот фактор может быть использован для более эффективного охлаждения электрических машин, подшипников, валов, тормозных колодок автомобилей и железнодорожных вагонов, турбокомпрессоров. Интенсификация внешнего теплообмена в центробежных тепловых трубах дает возможность создавать компактные теплообменники для утилизации вторичных энергоресурсов и альтернативных источников энергии, сушильные камеры и печи для термообработки материалов, сжигания различных отходов. [c.4]

Для продольно обтекаемых теплообменных аппаратов с боковыми входом и выходом теплоносителя из межтрубного пространства определенный интерес может представлять закрутка витых труб относительно оси пучка (рис. 1.2). В этом случае обеспечивается выравнивание неравномерностей полей скорости и температуры теплоносителя, сформированных входными условиями, а также неравномерным тепло-подводом по радиусу и азимуту пучка, благодаря азимутальному переносу теплоносителя закрученными относительно оси пучка витыми трубами. При этом для лучшего выравнивания неравномерностей полей скорости и температуры на входе и выходе из теплообменника образуются коллекторы для среды межтрубного пространства, имеющие пористость большую пористости пучка благодаря использованию прямых концов труб с диаметром, равным меньшему размеру овала. Результаты исследования теплообмена и гидравлического сопротивления в пучках закрученных витых труб были рассмотрены в [39]. Обнаруженная интенсификация теплоотдачи в [c.10]

В настоящее время известны и частично используются следующие способы интенсификации конвективного теплообмена в теплообменниках судовых испарительных установок [c.141]

Известно, что одним из способов интенсификации конвективного теплообмена является увеличение скорости газового потока. Однако это связано с ростом перепада давления Д р в теплообменнике, т. е. с увеличением энергетических затрат на перемещение газа в теплообменнике. [c.43]

При создании современных турбин ГТД различного назначения с высокими начальными параметрами, большими неравномерностями полей температуры, скорости, плотности в потоке газа важной является проблема снижения термических напряжений в пере лопатки путем уменьшения неравномерности температуры. Уже при начальной температуре газа Г = 1500 К минимальное значение местного коэффициента запаса прочности может достигнуть своего допустимого значения в самой холодной точке поперечного сечения пера. Наиболее горячие части лопатки — кромки, а наиболее холодные — средние части выпуклой и вогнутой поверхностей с минимумом температуры nmin перемычке между охлаждающими каналами. Традиционный метод уменьшения температурной неравномерности заключается в снижении температуры кромок двумя основными способами интенсификацией теплообмена в кромочных каналах турбулизаторами течения (ребрами, лунками, закруткой, струйным натеканием на стенку, пульсирующей подачей охладителя и т. п.) или понижением температуры воздуха, охлаждающего кромки, путем спутной закрутки или в теплообменнике. Эффективным может быть выдув охладителя на поверхность пера. Однако в авиадвигателях выдув может затруднять отключение охладителя на крейсерских режимах полета самолета. В ГГУ, работающих на тяжелых сортах топлива, происходит отложение твердых частиц на перфорирюванной поверхности, что приводит к [c.366]

Опишем цикл предлагаемой установки изображенный на Т, S-н Р, i — диаграммах (рис. 8.20). В предлагаемой установке в вихревой трубе происходит сепарация конденсата — жидкой фазы хладагента и отвод части несконденсировавшегося газа. Как уже отмечалось, вихревая труба выполняет роль конденсатора и расширительного устройства с переохладителем. После процесса охлаждения 2"—2 рабочее тело через завихритель 13 подается в вихревую трубу 3 в виде интенсивно закрученного вихревого потока. В процессе энергоразделения повышается температура у периферийного потока, перемещающегося от соплового ввода за-вихрителя 13 к крестовине 7. Температура периферийных масс газа на 30—50% выше исходной. Этот факт и высокий коэффициент теплоотдачи от подогретых масс газа к стенкам камеры энергетического разделения 14 приводит к интенсификации теплообмена и уменьшению потребной поверхности теплообмена у конденсатора, а, следовательно, обеспечивает уменьшение его габаритов и металлоемкости. В приосевом вихре, имеющем пониженную температуру за счет расширения в процессе дросселирования и вследствие реализации эффекта Ранка, происходит конденсация. Образовавшиеся капли влаги отбрасываются центробежными силами на периферию. Часть конденсата вытекает через кольцевую щель 18 в конденсатосборник, а другая уносится потоком и вытекает через кольцевое коническое сопло 9 в камеру сепарации 4. По стенкам камеры сепарации жидкая фаза хладагента стекает и отводится в испаритель 10. Из испарителя 10 жидкая фаза прокачивается насосом 11 через охлаждаемый объект 12, охлаждает его и возвращается в испаритель 10. Из испарителя 10 паровая фаза через сопло 17 поступает в вихревую трубу в центральную ее часть в область рециркуляционного течения и через коническое кольцевое сопло 9 выбрасывается в се-парационную камеру 4, откуда в виде паровой фазы всасывается вновь в компрессор 1, сжимается до необходимого давления и вновь возвращается через теплообменник 2 на вход в вихревую трубу 3. По межрубашечному пространству 16 между камерой энергоразделения 14 и кожухом 15 циркулирует охлаждающая [c.397]

Интенсификация теплообмена особенно необходима в криогенных системах, где только так можно свести к минимуму площадь наружных поверхностей теплообменной аппаратуры. Некоторые из разработанных ранее теплообменных устройств с пористым заполнителем внутри каналов или в межгрубном пространстве созданы специально для криогенных температур. Например, в теплообменнике (см. рис. 1.10, а) во избежание снижения его эффективности за счет продольной теплопроводности пористый материал выполнен не сплошным, а в виде последо-вателыю расположенных отдельных вставок. Кроме того, с этой же целью в гелиевых проточных криостатах предложено использовать сетчатые металлические вставки с ярко выраженной анизотропией теплопроводности, у которых продольная теплопроводность значительно меньше поперечной. [c.17]

Такое предварительное увлаж нение и охлаждение воздуха благоприятно и с точки зрения значительной интенсификации теплообмена на воздушной стороне, так как с ростом относительной влажности воздуха (а она доводится почти до 100%) резко возрастает коэффициент теплоотдачи и поверхность теплообменника может быть сделана значительно меньшей. [c.304]

В настоящее время разработаны разнообразные конструкции теплообменных аппаратов с пучками витых труб овального профиля. В теплообменном аппарате с продольным обтеканием пучка витых труб (рис. 1.1) трубы установлены одна относительно другой с касанием по максимальному размеру овала и закреплены прямыми круглыми концами в трубных досках. При такой установке труб обеспечивается существенная интенсификация тепломассообменных процессов в межтрубном пространстве аппарата и решается другая важная задача — обеспечения его вибропрочности. Интенсификация теплообмена в межтрубном пространстве такого теплообменника и внутри витых труб [39] при оптимальных относительных шагах закрутки профиля труб 5/с = 6. .. 15 позволяет в 1,5. .. 2 раза уменьшить объем теплообменного аппарата по сравнению с гладкотрубным аппаратом при заданных тепловой мощности и мощности на прокачку теплоносителей. При этом уменьшается масса аппарата и его металлоемкость. В таком аппарате все витые трубы имеют одинаковое направление закрутки (либо правое, либо левое). На границе винтовых каналов таких труб возникает тангенциальный разрыв вращательной компоненты скорости, что приводит к турбули-зации потока. В пристенном слое труб поток закручен по закону твердого тела, а в ядре закрутка потока определяется взаимодействием винтовых течений, обтекающих соседние трубы. Поскольку поток в пристенном слое закручен в большей степени, чем ядро потока (максимум вращательной и радиальной составляющих скорости приходится на внешнюю границу пристенного слоя), то использование витых труб приводит к турбулизации потока прежде всего в пристенном слое[39]. [c.8]

Другая конструкция теплообменника с поперечным обтеканием пучка витых труб, когда спиральная закрутка теплоносителя в межтрубном пространстве приводит к выравниванию неравномерностей температур по периметру труб и интенсификации теплообмена, отличается перекрестным располо жением соседних рядов витых труб. В этом случае появляется возможность одновременного нагревания или охлаждения двух различных сред. Дополнительная турбулизация потока в межтрубном пространстве обеспечивается в этом случае взаимодействием разнонаправленных винтовых течений, обусловленным поворотом вихрей при переходе потока с одного ряда труб на другой. Такой теплообменный аппарат, имеющий две пары коллекторов с трубными досками под перпендикулярно расположенные трубы чередующихся рядов, характеризуется большей пористостью пучка, чем предыдущий аппарат, из-за увеличения расстояния между соседними рядами в 2/ V 3 раза при плотной упаковке пучка и обеспечивает касание каждой трубы на длине шага закрутки с шестью попарно расположенными трубами. Этот аппарат также является более компактным и менее металлоемким, чем гладкотрубчатый аппарат при юй же тепловой мощности и тех же затратах энергии на прокачку теплоносителей. [c.10]

Теплопередающая поверхность ТА АЭС набирается в основном из гладких труб. Это связано с требованиями повышенной надежности, минимальных гидравлических сопротивлений по трактам аппаратов и технологическими преимуществами. По этим причинам в теплообменниках АЭС обычно не используется интенсификация теплообмена за счет оребрения, накатки и т. д., поскольку это усложняет технологию изготовления труб и увеличивает гид равлические потери. Технологические соображения являются определяющими при отказе от интенсификации теплообмена в пароводяном тракте ПГ, несмотря на отсутствие жестких ограничений по гидравлическому сопротивлению. В теплообменниках с натриевыми теплоносителями, для которых характерны высокие коэффициенты теплообмена, применение оребренных и других видов негладких труб, а также пластинчатых поверхностей ненселательно из-за опасности забивания узких щелей оксидами, теплопроводность которых значительно меньше теплопроводности чистого натрия. 44 [c.44]

Перегородки. Для интенсификации теплообмена в кожухотрубчатых теплообменниках устанавливают поперечные 2 и продольные /, 3 перегородки (рис. 4.1.14). Перегородки I в трубном пространстве устанавливают вдоль оси теплообменника, что обеспечивает много-ходовость теплообменника по трубному про- [c.365]

Способы интенсификации теплообмена в теплообменниках криогенной техники. Для теплообменников криогенной техники, работающих при малых температурных напорах, необходима интенсификация теплообмена для повышения их эффективности. Интенсификация конвективного теплообмена осуществляется созданием искусственной шероховатости — нанесением на поверхность специального лака криоген с наполнителем [16] или созданием бугорков и канавок на поверхности труб (рис. 5.46) [22] искусственной турбулизацией потока разрывом пограничного слоя (в пластинчато-ребристых теплообменниках) изменением характера обтекания с продольного на поперечный (в прямотрубных теплообменниках) поворотом и закруткой потока (в области сверхкритических параметров состояния). [c.362]

Змеевнковые теплообменники типа труба в трубе используются в рефрижераторах и ожижителях при относительно небольших расходах теплоносителей. Так же как и теплообменники из спаянных трубок, они надежны, отличаются равномерностью распределения потоков и малой осевой теплопроводностью. Для интенсификации теплообмена и увеличения компактности применяют трубки с проволочным и спиральным оребрением (рис. 5.49). Для включения в теплообмен поверхности наружной трубы к ней припаивают одну или несколько трубок. Теплообмен и гидравлическое [c.364]

Были также выполнены экспериментальные и теоретические исследования течения газа во вращающихся каналах (Р. Г, Перельман и В. И. Поли-ковский, 1958 И, М, Коршин, 1961). Такого рода течения представляют интерес в связи с необходимостью интенсификации теплообмена в малогабаритных теплообменниках, при проектировании реактивного привода несуш его винта вертолета и т, п. [c.800]

Представлены новейшие данные теоретических и экспериментальных исследований конвективного переноса, при ламинарном и турбулентном омывании гладкотрубных и ореб-ренных пучков труб в широком диапазоне чисел Рейнольдса и Прандтля. Значительное внимание уделено вопросам интенсификации теплообмена, в том числе и при течении двухфазного потока, особенностям теплообмена и гидравлики при течении жидкого металла в пучках, вопросам повышения эффективности и компактности трубчатых теплообменников. Даны практические рекомендации по тепловому и гидродинамическому расчету трубчатых теплообменников [c.2]

Величина поверхности теплообмена, а следовательно, и затрата металла на изготовление тенлообменннка при заданной его производительности и заданных параметрах теплоносителей определяется интенсивностью процессов теплообмена. Методы интенсификации для различных процессов теплообмена различны. Например, у теплообменников с выпум ден-ным движением теплоносителей увеличения теплоотдачи и сокращения поверхности теплообмена можно достигнуть за счет увеличения скорости движения теплоносителей. Однако это влечет за собой одновременное увеличение расхода энергии на движение теплоносителей через аппарат. Поэтому форма и размеры поверхности теплообмена, скорости движения теплоиосптелей и некоторые другие характеристики [c.168]

Величина поверхности теплообмена, а следовательно, и затрата металла на изготовление теплообменника при заданной его производительности и заданных параметрах теплоносителей определяются интенсивностью процессов теплообмена. Нетоды интенсификации для различных процессов теплообмена различны. Например, у теплообменников с вынужденным движением теплоносителей увеличения теплоотдачи и сокращения поверхности теплообмена можно достигнуть за счет увеличения скорости движения теплоносителей. Однако это влечет за собой одновременное увеличение расхода энергии на движение теплоносителей через аппарат. Поэтому форма и размеры поверхности теплообмена, скорости движения теплоносителей и некоторые другие характеристики теплообменника должны выбираться так, чтобы соотношение между поверхностью теплообмена и расходом энергии на движение теплоносителей было оптимальным, т. е. экономически наиболее выгодным. Это соотношение устанавливается на основе технико-экономического расчета. [c.243]

Рассмотрим особенности определения практически достижимых максимальных величин коэффициентов потерь давления Од, Увеличение коэффициентов а сопряжено с ростом габаритов теплообменников за счет роста их теплообменных поверхностей. Теплообменное оборудование в значительной степени определяет габаритные размеры ПТУ, на которые, как правило, накладываются весьма жесткие ограничения. Поэтому практически достижимые значения коэффициентов потерь давления мо кпо находить, оптимизируя теплообменники по максимуму ff при условии, что площади их поверхностей теплообмена не превысят заданных величин. Однако представляется целесообразным для определения практически достижимых величин коэффициентов потерь давления использовать несколько иной подход, при котором теплообменники оптимизируются по минимуму / то при условии, что их а не будут меньше заданных величин, т. е. при ограничениях вида (т> ст. В этом случае минимальной величине / то соответствует равенство а" и а, так как при заданных граничных термодинамических и расходных параметрах теплоносителей уменьшение / то достигается за счет интенсификации теплоотдачи, а последнее сопряжено с ростом гидравлического сопротивления. Варьируя значения о, посредством многократной оптимизации теплообменников можно построить графики монотонно возрастающих зависимостей f-ro mm от а, а по ним в соответствии с компоновочными требованиями к конкретным ПТУ определить значения (Тд, соответствующие условию Fro min — F a- Диапазоиы варьирования граничных термодинамических и расходных параметров для каждого теплообменника могут быть определены по результатам предварительного термодинамического анализа ПТУ, выполненного в предыдущей главе. [c.46]

Изучение возможных путей интенсификации процесса теплообмена в опреснительных установках привело к созданию испарительных пленочных аппаратов, позволивших улучшить их массовые и габаритные характеристики. Существующие 116 установок этого типа, обеспечивающие выработку 212 000 мУсут пресной воды, используют вертикально- и горизонтально-трубчатые пленочные теплообменники. Преимущества, свойственные эти аппаратам — высокие коэффициенты теплопередачи, малый температурный напор и кратковременный контакт жидкости с поверхностью нагрева, большая удельная паропроизводительность, малое накипеобразо-вание, предопределили их быстрое практическое внедрение. [c.13]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...