Теплообмен при нагревании

Рис. 1.4. Сопоставление экспериментальных и расчетных данных по нестационарному теплообмену при нагревании воды и изменении тепловой нагрузки

Мы начнем эту главу с анализа теплообмена в области, достаточно удаленной от входа в трубу, где профили скорости и температуры полностью стабилизированы. Эту задачу решим для труб с различной формой поперечного сечения — круглой трубы, кольцевого канала, труб прямоугольного и треугольного сечения. Мы рассмотрим теплообмен при нагревании (или охлаждении) обеих стенок кольцевого канала, а также при изменении плотности теплового потока по окружности трубы. Затем мы рассмотрим класс задач теплообмена в термическом начальном участке при полностью развитом профиле скорости. Предполагается, что температура жидкости до некоторого сечения трубы однородна и равна температуре стенки трубы (теплообмен в этой области отсутствует). Вниз по потоку от этого сечения происходят теплообмен и развитие профиля температуры. Наиболее подробные решения получены для теплообмена в термическом начальном участке круглой трубы. Приведены также решения для термических начальных участков труб прямоугольного сечения и кольцевых каналов. Рассмотрен метод, с помощью которого решения для термического начального участка при постоянной температуре стенки и при постоянной плотности теплового потока на стенке трубы можно использовать для расчета распределения температуры жидкости при произвольном изменении температуры или плотности теплового потока на стенке вдоль оси трубы. Наконец, приведены некоторые результаты расчета теплообмена для объединенного гидродинамического и термического начального участка, т. е. для случая, когда на входе в трубу как скорость жидкости, так и температура однородны по сечению. [c.131]

Все полученные выше зависимости требуют внесения в них поправок при движении жидкости со значительным теплообменом, т. е. в случаях, если движение жидкости сопровождается ее нагреванием или охлаждением. Так, при движении жидкости по горизонтальной трубе при нагревании или охлаждении жидкости коэффициенты гидравлического трения возрастают по сравнению с их значениями при изотермических условиях. Такое увеличение сопротивления объясняется действием свободной конвекции вследствие разности плотностей жидкости в ядре потока и у стенки. [c.165]

В этой главе рассматривается перенос теплоты за счет теплопроводности при отсутствии внутренних источников теплоты, когда температура системы изменяется не только от точки к точке, но и с течением времени. Такие процессы теплопроводности, когда поле температуры в теле изменяется не только в пространстве, но и во времени, называют нестационарными. Они имеют место при нагревании (охлаждении) различных заготовок и изделий, производстве стекла, обжиге кирпича, вулканизации резины, пуске и остановке различных теплообменных устройств, энергетических агрегатов и т. д. [c.74]

Рис. 7.7. Сопоставление данных по влиянию на нестационарный теплообмен изменения турбулентной структуры потока при нагревании газа

При работе теплообменных аппаратов на морской воде в них, в зависимости от условий, может образоваться накипь, состоящая из карбоната кальция, гидрата оксида магния и сульфата кальция. Карбонат кальция и гидрат оксида магния образуются в результате термического распада бикарбонат-ионов, которые в морской воде содержатся в относительно небольшом количестве, 2—3 мг-экв/л. Сульфат кальция образуется при нагревании морской воды выше 100—105 °С или при более низких температурах, но значительном упаривании воды. [c.33]

Из графиков ясно, что теплообмен при разогреве и охлаждении происходит по-разному. При значении Рг , = 23 для процесса охлаждения наблюдается максимум, а для процесса нагревания — минимум функции [c.242]

При нагревании воды и пара внутренние поверхности труб с течением времени также загрязняются солями, выпадающими в виде накипи. Накипь образует дополнительную стенку с большим коэффициентом термического сопротивления теплопроводности. Это ухудшает теплообмен и создает опасность пережога труб. [c.127]

Описанный термический распад бикарбонатного кона при нагревании воды и выделение в результате этого из раствора карбоната кальция и гидрата окиси магния является единственной причиной, вызывающей накипные отложения в теплообменных аппаратах, в которых отсутствует испарение воды и связанное с ним увеличение концентрации солей. [c.79]

На рис. 1-6, е и л схематически изображен радиоэлектронный аппарат, внутренний объем корпуса которого заполнен жидкостью, омывающей поверхности плат и шасси с радиодеталями. Между верхней крышкой корпуса и зеркалом жидкости оставляется небольшой воздушный зазор, обеспечивающий возможность свободного расширения, жидкости при нагревании. В зависимости от режима работы радиоэлектронного аппарата теплообмен между радиодеталями и жидкостью происходит в условиях естественной конвекции или кипения при естественной конвекции. Воспринятая жидкостью тепловая энергия передается стенкам корпуса. При жидкостном охлаждении РЭА отвод тепла от нагретой жидкости может быть осуществлен при помощи змеевика, введенного внутрь корпуса и погруженного в жидкость, по которому течет теплоноситель. В этом случае основное количество выделяющегося в РЭА тепла отводится теплоносителем, протекающим через змеевик. [c.20]

НИИ от стенки У=0,1 примерно в 5 раз меньше, чем при изотермическом течении, а скорость на оси приблизительно на 25% больше. При нагревании жидкости, напротив, скорость у стенки будет больше, а в ядре — меньше по сравнению со скоростью при изотермическом течении. Такой характер изменения скорости объясняет влияние переменной вязкости на теплообмен и гидравлическое сопротивление. [c.122]

Расчеты теплообмена и сопротивления трения были проведены в [Л. 3] для воды при температуре стенки /с от О до 300° С, трансформаторного масла при 4 от О до 120° С и масла МС-20 при 4 от 20 до 150° С как при нагревании, так и при охлаждении жидкостей. Отношение динамических коэффициентов вязкости при температуре стенки и средней массовой температуре жидкости цс/ц изменялось в пределах от 0,426 до 12,6 для воды, от 0,356 до 18,5 для трансформаторного масла и от 0,163 до 51,3 для масла МС-20, Остальные физические свойства, как это видно из табл. 9-2, в которой приведены некоторые данные для воды, изменялись незначительно. Тем не менее при расчетах учитывалось изменение всех физических свойств. Конечно, для капельных жидкостей основное влияние на теплообмен и сопротивление оказывает зависимость ц от /. Небольшие изменения других физических свойств могут оказывать лишь слабое влияние. Чтобы проверить это обстоятельство, для масла МС-20 были проведены дополнительные расчеты, в которых учитывалась лишь зависимость вязкости от температуры. [c.182]

До сих пор мы рассматривали нестационарные процессы конвективного теплообмена при чисто вынужденном движении жидкости. Однако не лишены интереса некоторые результаты, относящиеся к случаю совместного действия вынужденной и свободной конвекции. В [Л. 17] изучалось нестационарное течение и теплообмен в плоской, а в [Л. 18] — в круглой вертикальных трубах при нагревании жидкости, текущей снизу вверх, или охлаждение жидкости, текущей сверху вниз. Анализ был проведен для полностью развитого (стабилизированного) течения и теплообмена при линейном изменении температуры стенки по длине и равномерном тепловыделении в потоке. Первоначальное стационарное состояние нарушается вследствие произвольного изменения во времени температуры стенки, градиента давления и мощности внутренних, источников тепла. [c.391]

Тантал легко поддается холодной деформации, но деформации в горячем состоянии следует избегать, так как при нагреве металл взаимодействует с такими газами, как кислород, азот и двуокись углерода, в результате чего охрупчивается. Можно применять обработку резанием, но для получения при этом хорошего качества поверхности необходимо принимать особые меры. Высокая прочность, хорошая обрабатываемость и отличная коррозионная стойкость тантала позволяют изготовлять детали с очень тонкими стенками. Толщина обычно используемого в химическом оборудовании материала составляет 0,33 мм. Перечисленные свойства в сочетании со способностью поверхности тантала ускорять процессы образования пузырьков пара при нагревании жидкостей, а также формирования капель при конденсации паров делают этот металл идеальным конструкционным материалом для теплообменного оборудования, работающего в сильных кислотах. [c.203]

Свободная конвекция. Теплоотдача при свободном движении теплоносителя широко используется как в быту, так и в технике. Например, комнатный воздух нагревается печами или отопительными приборами в условиях естественной конвекции. В технике такой теплообмен происходит при нагревании воды в паровых котлах, при охлаждении паропроводов, обмуровки котлов, промышленных печей и других тепловых устройств. [c.243]

С расчетами нагревания и охлаждения тел часто приходится иметь дело в различных отраслях техники. Эта задача встречается, например, при нагревании или остывании стен помещения, обусловленном неравномерностью работы систем отопления, при тепловой обработке различного рода материалов и изделий в нагревательных печах. В этом случае основным рабочим режимом является нестационарный, при котором определяют время, необходимое для прогрева материала до требуемой температуры, или температуру, до которой изделие нагревается в течение известного промежутка времени. В промышленности строительных материалов нестационарный теплообмен фактически сопутствует всем процессам, связанным с нагреванием и охлаждением материалов и изделий, а также процессам, происходящим при прогревании ограждений во время пуска тепловых установок, при аккумулировании теплоты обмуровками периодических печей, подачи вагонеток туннельных печей и т. п. В туннельных печах, предназначенных для термической обработки массовой продукции (кирпич, черепица и т. д.), обжигаемые изделия устанавливают на вагонетки, которые, перемещаясь вдоль печи, соприкасаются с газами различной температуры. [c.294]

Неизотермический ламинарный пограничный слой. Обтекание плоской пластины неизотермическим потоком газа оказывает незначительное влияние на теплообмен. Причина в том, что повышение вязкости с ростом температуры увеличивает пограничный слой, но одновременное увеличение снижает его термическое сопротивление. Рекомендуется также при нагревании газа за определяющую принимать температуру 1 , при охлаждении газа - [c.486]

Если натекание сопровождается поперечным теплообменом (жидкость и стенка имеют различные температуры), то это несколько изменяет гидродинамическую картину. В слоях, близких к стенке, и в слоях, удаленных от нее, температуры (а значат и вязкости) жидкости будут различными. Это приведет к деформации профиля скорости, изменениям толщины гидродинамического пограничного слоя и длины участка стабилизации. На рис. 2.37 показаны эпюры скорости для двух случаев неизотермического течения когда жидкость горячее стенки (кривая 1) и когда жидкость холоднее стенки (кривая 2). Из рисунка понятно, что изменение направления теплообмена существенно меняет толщину пограничного слоя, и при нагревании жидкости, например, толщина слоя гораздо меньше, чем при охлаждении (62 < 61). [c.98]

Полученные зависимости требуют внесения в них поправок при движениях со значительным теплообменом, т. е. в случаях, если движение жидкости сопровождается ее нагреванием или охлаждением. [c.161]

Если газ достаточно медленно и равномерно нагревается при постоянном давлении, то степень диссоциации, являющаяся функцией температуры и давления, достигает своего равновесного значения, что характеризует возможный процесс теплопередачи. Если нагревание происходит неравномерно, хотя и медленно, то возникают градиенты как температур, так и концентраций, вызывающие появление тепловых потоков соответственно за счет теплопроводности и диффузии. Под действием диффузии газ находится всегда в неравновесном состоянии, которое оказывает влияние на теплообмен. [c.703]

Теплообмен при нагревании. При нагревании теплоносителя в круглых труб ках (q г= onst) расчет теплоотдачи ведется по следующим формулам для k < 0,01 [c.105]

Интенсивность теплообмена зависит от направления теплового потока, т. е. теплообмен между жидкостью и стенкой различен при нгь гревании и охлаждении жидкости. Так, например, для капельных жидкостей интенсивность теплообмена при нагревании жидкости (1с>1 1 ) больше, чем при охлаждении, вследствие уменьшения пограничного слоя. [c.43]

Конвективный режим внутреннего теплообмена, т. е. режим, при котором доминирует теплопередача конвекцией, характерен для нагрева жидкостей и газов, находящихся в движении. Он нередко сочетается с поступлением тепла от пламени в толщу жидкости или газа за счет радиации однако в условиях внутренней задачи значение этой радиационной составляющей обычно имеет подчиненный характер и может быть учтено с помощью поправочного коэффициента. Это объясняется тем, что при нагревании жидкости лучистая энергия в значительной мере поглощается поверхностными слоями (жидкое стекло), а при нагреве относительно тонких слоев гомогенных газов их поглощательная спог.обность по абсолютной и относительной величине очень мала. С другой стороны, внутренняя задача в лучепрозрачных средах осложняется явлением переизлучения, т. е. лучистым теплообменом между различными слоями частично лучепрозрачной нагревающейся жидкости. Для этого случая теплопередачи будем пользоваться коэффициентом д. [c.194]

При постоянном расходе теплоносителя в канале G = = onst) изменение во времени коэффициента теплоотдачи а зависит от изменения температуры стенки Тс или плотности теплового потока < с. Изменение во времени Тс или q влияет на а через изменение турбулентной структуры потока и из-за наложения на квазистационарный конвективный теплообмен нестационарной теплопроводности. Теоретические исследования, выполненные, как правило, в предположении квазиста-ционарной структуры потока, учитывают только влияние нестационарной теплопроводности. В этом случае при нагревании газа и возрастании температуры стенки (ЭГс/Эг > 0) коэффициент К(х = (Nu/Nug) >1 (Nu и NUg — нестационарное и квазистационарное значения чисел Нуссельта), а при Э Гр/Эг < < о коэффициент К(ц < 1. Изменение Тс влияет на значения а вследствие перестройки профиля температур. Так как поток турбулентный, то изменение температурного поля в ядре потока мало влияет на а, существенно лишь его влияние в пристенной области. Тепловой импульс от стенки распространяется в поток со скоростью, пропорциональной (а + 6 ) /у (где а — коэффициент температуропроводности — коэффициент турбулентной температуропроводности у — расстояние от стенки). Приведенные в работах [24, 26] оценки показали, что [c.29]

Для проверки возможности предотвращения образования щелочной накипи и для определения дозы ионов NH4 при нагревании и кипении проводились лабораторные и промышленные испытания. Опыты проводились на сырой и на Mg — Na-катионированной воде Каспийского моря [54]. Этями опытами установлено, что для предотвращения образования щелочных накипей при выпаривании (i s=100-r-I05 °С) расход солей аммония составляет 0,75—0,88 г-экв/г-экв щелочности (меньшие значения относятся к Mg — Ыа-катионированной воде). Для предотвращения накипеобраэования в теплообменных аппаратах при нагреве сырой морской воды до 100—110°С расход солей аммония составляет 0,15 0,2 г-экв/г-экв щелочности, а при нагревании Mg — Na-катионированной воды 0,03—0,05 г-экв/г-экв щелочности. [c.68]

Имеется много опытных данных по теплообмену при То1Тт>1 (нагревание), свидетельствующих о том, что температурный фактор влияет сильнее. По данным Хэм-бле и др. [Л. 9] для воздуха и = —0,55. Согласно обширным данным Мак Карти и Вольфа [Л. 10] для гелия и водорода п = —0,55. Опыты Барнеса [Л. 11] для воздуха, гелия и двуокиси углерода дали несколько меньшие значения различающиеся для разных газов. На основании всех рассмотренных данных можно рекомендовать принимать в расчетах значение п = —0,5. [c.316]

ЭНИН, а также данных, полученных в США, по теплообмену в сверхкритической области для воды и двуокиси углерода. Эти данные охватывают область давлений для воды от 228 до 316 ата и для двуокиси углерода от 85 до 110 ата и получены при нагревании жидкости. Результаты обработки этих данных представлены на рис. 2—А. [c.333]

Понятия о тепле и теплообмене. Температура тел термометр, з стройстио его н принцип действия. Расширение тел при нагревании аномалия воды. Единица количества тепла — килокалория. Удельная теплоемкость вещества и ее численные значения для тел, встречающихся в котельной практике (вода, пар, воздух, дымовые газы, мазут и т. д.). [c.604]

Естественная конвекция (свободное движение теплоносителя) наблюдается в больших объемах при отоплении помещений, отдаче теплоты в окружающую среду от нагретых поверхностей теплообменных аппаратов (парогенераторов, теплообменников), а также при нагревании жидкостей в больщих сосудах. Характер движения жидкости при естественной конвекции в неограниченном пространстве показан на рис. 3.3. [c.70]

Тантал с успехом может применяться для изготовления теплообменной аппаратуры и эксплуатироваться в тех средах, в которых другие металлы и сплавы оказываются нестойкими. При нагревании тантал легко поглощает газы и охрупчивается, поэтому термоообработка проводится в условиях глубокого вакуума. Тантал выпускается в виде отожженных холоднокатаных листов, неотожженной проволоки. Из него изготовляют различного типа змеевики, нагреватели, конденсаторы, ко у-хотрубчатые и другие теплообменники, лопасти мешалок, детали центробежных насосов и прочее оборудование. Тонкие листы тантала используются для покрытий (футеровки) различного оборудования из углеродистой стали, например автоклавов, валов, мешалок и др. Высокая температура плавления (2996°С) дает возможность применять тантал, в рентгено-, электро- и радио-тёхншсе в качестве тугоплавкого металла. [c.131]

Уместно указать, что маслоохладители типа МП-37 (фиг. 43 и 44) рассчитаны на скорость воды 0,14 м/сек. При этом движение воды ламинарное, и из-за низкого коэффициента теплоотдачи со стороны воды коэффициент теплопередачи составляет всего 130— 160 ккал/м час °С. Из-за малой скорости воды, движущейся сверху вниз, растворенный в ней и выделяющийся при нагревании воздух образует на стенках труб воздушную пленку, ухудшающую теплообмен. Целесообразно изменить направление теплоносителей, что было подтверждено в эксплуатации. Сопротивление этих апппаратов по воде, по подсчетам автора, составляет около 0,1 м вод. ст., что не вызывается необходимостью. В маслоохладителях НЗЛ (фиг. 45) за счет большей скорости воды и масла коэффициент теплопередачи [c.118]

Из опыта эксплуатации химического выпарного и теплообменного оборудования известно, что поверхности аппаратов, соприкасающиеся с парогазовой фазой и конденсатом, зачастую корродируют более интенсивно, чем погруженные в раствор. Поскольку большинство процессов протекает в закрытых аппаратах при повышенных температурах,парогазовая фаза представля л собой водяные пары, брызги раствора и различные газообразные вещества (кислород, углекислота, НС1, аммиак, газы, содеркащие серу, органические вещества и др.),которые выделяются из раствора при нагревании и затем переходят в конденсат в условиях свободного или ограниченного доступа воздуха. [c.71]

На рис. 13-5 показана зависимость с//с/о от температуры стенки при продольном обтекании турбулентным потоком воздуха плоской пластины с теплообменом. При построении графика приняты Рг = 0,72 ю = 0,76 п=0,19. Число Рейнольдса набегающего потока составляло Кеоо=10 . Границей между охлаждением и нагреванием стенки является равенство температур Ту,= Те. Видно, что при охлаждении стенки (Ту,>Те) трение увеличивается, а при нагревании (Т <Ге) — уменьшается. [c.477]

Анализ теплового и материального балансов теплового процесса позволяет судить о правильности процесса и величине потерь, а также установить пути и способы уменьшения их. Однако не все процессы, протекающие при тепловой обработке пищевых продуктов, охватываются известными законами тепло-и массопередачи. К таким сложным и нестационарным процессам относятся нагревание или охлаждение неоднородного продукта разнообразной формы в ванне с водой концентрирование томатопродуктов (паста) и повидла при непрерывно изменяющейся температуре кипения теплообмен при обжаривании овощей или рыбы, когда по мере удаления влаги из продукта изменяется температура масла и продукта. [c.411]

Необратимый теплообмен. Рассмотрим необратимый процесс нагревания газа в закрытом сосуде (К = onst). Из уравнения первого закона термодинамики (2.5) при 1 = onst следует dQ = dL/, т. е. вся подведенная теплота -затрачивается на изменение внутренней энергии газа. Путем подвода некоторого количества теплоты Q можно повысить температуру от Tj до Г,. Путем понижения температуры до Ту можно отвести теплоту Q. [c.58]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...