Теплопроводность и теплопередача стенок труб

Теплопроводность и теплопередача стенок труб [c.164]

В качестве материала для низкотемпературных поверхностей нагрева опробованы стеклянные трубы. Хотя теплопроводность стекла значительно меньше, чем стали, это не сказывается существенно на общем коэффициенте теплопередачи, поскольку основное тепловое сопротивление возникает при переходе теплоты от греющей среды к стенке трубы и от стенки трубы к нагревающей среде. Общее снижение коэффициента теплопередачи при замене стали на стекло составляет 4,5-6 %. Это компенсируется меньшим аэродинамическим сопротивлением (на 20 % у стеклянных труб меньше, чем у стальных). [c.28]

К — ее теплопроводность а и Ом — коэффициенты теплопередачи от активной зоны к стенке трубы-и от стенки трубы к расплавленному металлу. [c.369]

Передача теплоты от одного теплоносителя к другому (жидкости, газу) через разделяющую их твердую стенку называется теплопередачей. Примером теплопередачи служит перенос теплоты от дымовых газов к воде через стенки труб парового котла, включающий в себя радиационно-конвективный перенос теплоты от горячих дымовых газов к стенке, теплопроводность стенки и конвективную теплоотдачу от внутренней поверхности стенки к воде. [c.169]

В действительности элементарные виды теплообмена не обособлены и в чистом виде встречаются редко. В большинстве случаев один вид теплообмена сопровождается другим. Например, обмен теплом между твердой поверхностью и жидкостью (или газом) происходит путем теплопроводности и конвекции одновременно и называется конвективным теплообменом или теплоотдачей. В паровых котлах в процессе переноса тепла от топочных газов к внешней поверхности кипятильных труб одновременно участвуют все три вида теплообмена — теплопроводность, конвекция и тепловое излучение. От внешней поверхности кипятильных труб к внутренней через слой сажи, металлическую стенку и слой накипи тепло переносится путем теплопроводности. Наконец, от внутренней поверхности труб к воде тепло переносится путем теплопроводности и конвекции. Следовательно, на отдельных этапах прохождения тепла элементарные виды теплообмена могут находиться в самом различном сочетании. В практических расчетах такие сложные процессы иногда целесообразно рассматривать как одно целое. Так, например, перенос тепла от горячей жидкости к холодной через разделяющую их стенку называют процессом теплопередачи. В книге рассмотрены основные количественные и качественные закономерности протекания этих как элементарных, так и более сложных процессов. [c.5]

Вначале рассмотрим некоторые общие понятия. Течение жидкости обычно бывает либо ламинарным (прямолинейным), либо турбулентным. В первом случае скорость флюида всегда имеет одно и то же направление если поток флюида ограничен стенками трубы, вертикальная составляющая скорости отсутствует. При турбулентном течении, хотя флюид и перемещается вдоль трубы, в любой точке существует радиальная составляющая скорости, значение которой сильно колеблется. В обоих случаях возникает пограничный слой флюида, прилегающий к стенке трубы в этом слое турбулентность равна нулю и через него происходит теплопередача за счет теплопроводности. Коэффициент теплопередачи конвекцией h должен тогда зависеть от тех параметров потока флюида, которые воздействуют на этот ламинарный пограничный слой. [c.215]

Итак, коэффициент теплопередачи, отнесенный к площади поперечного сечения рассматриваемой трубы, равен 1,1ХЮ Вт/(м2К). И снова можно отметить, как и в примере 2.5, что термическое сопротивление парового потока намного меньше, чем у фитиля или у стенки трубы. Следовательно, величиной Яп можно часто пренебрегать при определении коэффициента теплопроводности тепловой трубы. [c.80]

Трубчатый воздухоподогреватель производительностью 15 т/ч изготовлен из труб диаметр ш 44/50 мм. Внутри труб течет горячий газ со средней температурой //,=300° С, а наружная поверхность омывается поперечным потоком воздуха со средней температурой /,= 190°С. Разность температур воздуха на входе в подогреватель и на выходе из него 6 = 320°. Определить коэффициент теплопередачи и поверхность нагрева подогревателя, если коэффициент теплопроводности стенки Я=58,15 вг/(ж град), а коэффициент теплоотдачи газов стенке 01 = 69,8 вт/ (м град) и стенки воздуху ог = 40,75 вт/(м - град). Расчет выполнить по формулам для плоской и цилиндрической стенок. [c.131]

Из уравнения видно, что коэффициент теплопередачи К есть количество тепла, переданное в час от одной среды к другой при температурном напоре между средами в один градус, отнесенное к единице поверхности (стенки, трубы, стержня и т. д.), единице длины или единице объема. Следовательно, коэффициент теплопередачи характеризует собой только количественную сторону сложного процесса теплопередачи, а физический смысл его определяется простыми явлениями теплопроводности, конвекции и лучеиспускания. [c.293]

Определим коэффициент теплопередачи. В связи с малой относительной толщиной стенки трубы можно использовать формулу для плоской стенки. Кроме того, можно пренебречь термическим сопротивлением теплопроводности стенки ввиду его малости по сравнению с термическими сопротивлениями теплоотдачи 1/0] и 1/а2. [c.342]

Каждый К. п. состоит из топочного пространства (см. Топки), в котором происходит сжигание топлива, водяного и парового пространств, в к-рых помещаются соответственно нагреваемая вода и образовавшийся из нее пар. Образовавшееся при горении тепло передается частью путем из лучения, частью при посредстве конвекции и теплопроводности. Излучением передается тепло от слоя горящего топлива, от факела горящих газов и от накаленных стенок топочного пространства тем частям К. п., которые облучаются непосредственно испускаемыми этими телами тепловыми лучами. В остальной части К. п. тепло передается от горячих дымовых газов к более холодным стенкам К. п. или его частей путем конвекции и теплопередачи. Продукты горения, образующиеся в топочном пространстве, проходят последовательно по дымоходам, омывая поверхность К. п. в собственном смысле слова, пароперегревателя (см.), экономайзера (см.) и воздухоподогревателя затем, охладившись и отдав значительную долю заключающегося в них тепла, газы отводятся через дымовую трубу. [c.91]

В теплообменных аппаратах, как правило, происходят одновременно различные виды теплообмена. Например, в паровом котле теплота передается от продуктов сгорания топлива к стенкам кипятильных труб путем излучения и конвекции, через металл стенок труб теплота распространяется путем теплопроводности, и далее осуществляется процесс теплоотдачи кипящей воде или пару. Такой процесс переноса теплоты от греющей среды через стенку к нагреваемой среде называется теплопередачей. [c.209]

Ввиду высокой пористости железоокисных отложений (40—60%), образуемых в газомазутных котлах СКД, их теплопроводность примерно в 40 раз ниже теплопроводности металла труб НРЧ. Отложения создают большое термическое сопротивление тепловому потоку при теплопередаче от газов к пару и воде. При достижении 200—250 г/м отложений на огневой стороне трубы перепад температур в стенке может составлять до 200°С, что приводит к ухудшению прочностных свойств металла и повреждениям НРЧ. [c.136]

В состав теплообменных аппаратов из фторопласта входят трубные пучки из труб диаметром 3 и 5 мм, с толщиной стенки соответственно 0,4 и 0,6 мм. Несмотря на невысокую теплопроводность фторопласта в теплообменных аппаратах благодаря малой толщине стенок достигаются достаточные коэффициенты теплопередачи, не изменяющиеся в процессе эксплуатации. К недостаткам этих аппаратов можно отнести невысокое условное давление (до 1 МПа в трубном пространстве и до 0,6 МПа в межтрубном при температуре 20 °С) и значительную зависимость этого давления от температуры (при температуре 150 °С не более 0,25 МПа в трубном пространстве и 0,1 МПа в межтрубном пространстве). Учитывая малые внутренние диаметры трубок и эквивалентные диаметры трубного пространства, необходимо принимать во внимание степень загрязненности механическими примесями сред, поступающих в аппарат (размер частиц не должен превышать 1/10 внутреннего диаметра трубок для трубного пространства и 1/20 эквивалентного диаметра для межтрубного пространства). [c.392]

Продукты сгорания передают теплоту наружной поверхности труб путем конвекции и лучеиспускания. От наружной поверхности труб к внутренней теплота передается через стенку теплопроводностью, а от внутренней поверхности к воде и пару — конвекцией. Таким образом, передача теплоты от продуктов сгорания к воде и пару представляет собой сложный процесс, называемый теплопередачей. [c.177]

В последнее время всесторонним теоретическим исследованием проблемы теплопередачи при движении жидкости в трубе занимался Рейхардт . В основу исследования он положил универсальный профиль скоростей при турбулентном движении, измеренный им самим в непосредственной близости от стенок. Всю область течения он разделил не на две, а на три зоны на зону чисто ламинарного течения на промежуточную зону, в которой действие молекулярной вязкости и теплопроводности сравнимо с действием турбулентного перемешивания, и на зону чисто турбулентного течения (ядро потока), в которой действие молекулярной вязкости и теплопроводности ничтожно мало по сравнению с действием турбулентного перемешивания. Для материальных характеристик, кроме коэффициентов вязкости и теплопроводности, а также удельной теплоемкости в каждой зоне берутся свои средние значения. Теория Рейхардта очень сложна, но зато она позволяет с единой точки зрения подойти к оценке всех до сих пор известных опытов, произведенных как при самых малых, так и при самых больших коэффициентах вязкости. Одним из важных результатов этой теории является опреде- [c.538]

При расчете теплообмена конвективных поверхностей нагрева используют коэффициент теплопередачи, который для многослойной стенки, какой является труба котла с наружными и внутренними загрязненями, зависит от коэффициента теплоотдачи от газов к стенке трубы и от трубы к нагреваемой среде, а также от толщины и теплопроводности стенки трубы и наружных и внутреншх отложений. [c.52]

Рассмотрим с этой точки зрения простейший пример — исследование охлаждения газа в трубе. Можно записать уравнения переноса энергии для газа, движущегося в трубе, уравнение теплопередачи через стенку трубы и уравнение, определяющее теплоотдачу от наружной поверхности трубы к окружающему воздуху. Тогда в число условий однозначности следует включить температуру наружного воздуха. Это будет соответствовать принципу построения простейших условий однозначност , Можно, однако, отказаться от рассмотрения процессов переноса тепла от внутренней поверхности трубы к наружному воздуху и рассматривать с помощью уравнений только перенос тепла от газа к внутренней стенке трубы. В этом случае в число условий однозначности нужно включить температуру внутренней поверхности трубы. В первом случае она была определяемой величиной, во втором будет заданной. Преимуществом первого метода является то, что условия однозначности (температура наружного воздуха) не зависят от явлений, происходящих в рассматриваемой системе (агрегате). Во втором случае условия однозначности (температура стенки трубы) сами зависят от процессов в рассматриваемой системе. Это обстоятельство является, конечно, отрицательным моментом в исследовании. Однако во втором случае значительно сокращается число определяющих величин и критериев. Из определяющих величин исключаются толщина стенки рубы, коэффициент теплопроводности материала стенки и условия, определяющие наружный теплообмен трубы с воздухом. [c.356]

Найденные коэффициенты теплопередачи для данной аммиачной тепловой трубы, отнесенные к площади поперечного сечения и к площади поверхности испарителя, равны 1,06X10 Вт/(м2-К) и 2660 Вт/(м2-К). Соответствующие значения теплопроводности для сплошного алюминиевого стержня таких же, как и у тепловой трубы, геометрических размеров равны 409 Вт/(м К) и 10,2 Вт/(м2-К). Таким образом, эффективная теплопроводность аммиачной тепловой трубы в 260 раз больше, чем у сплошного алюминиевого стержня. Высокая эффективная теплопроводность тепловой трубы достигается за счет низких значений термических сопротивлений отдельных теплопроводящих элементов. В. частности, отметим, что термическое сопротивление потока пара имеет порядок 10 , в то время как термичес1 ие сопротивления стенки и насыщенного фитиля p,,, и, е., Rn, к Яр, с имеют порядок от 10-5 до 10- . Малое термическое сопро-тввление потока пара является следствием закона Клаузиуса — Клапейрона, 0 которому требуется малая разность температур для сравнительно большого [c.78]

Питательная вода, из которой образуется пар, содержит примеси. По мере движения воды в экранных трубах количество пара в них увеличивается, а воды — уменьшается. Следовательно, концентрация примесей в воде в процессе парообразования постоянно нарастает и в конце зоны парообразования достигает предельных значений, при которых эти примеси выпадают из воды в виде твердой фазы, что приводит к образованию накипи на стенках труб. Появление накипи в парообразующих трубах — крайне нежелательное явление, так как низкая ее теплопроводность (в десятки раз меньше теплопроводности стали) снижает теплопередачу и приво-.дит к перегреву стенок труб, что ухудшает прочностные свойства стали. Под воздействием большого внутреннего давления трубы >10гут разорваться. [c.42]

Поверхности жаровых и дымогарных труб, элементов пароперегревателя и в меньшей степени огневой коробки во время работы паровоза постепенно покрываются слоем сажи, являющейся продуктом неполного сгорания топлива. Кроме того, жаровые и дымогарные трубы, особенно нижние ряды их, забиваются изгарью. Это приводит к ухудшению передачи тепла от газа к стенкам труб. Особенно вредна сажа, которая имеет низкую теплопроводность. Считают, что слой сажи толщиной 1 мм уменьшает коэффициент теплопередачи более чем на 20%. Для этих целей на многих паровозах малой и средней мощности применяют простейший переносный сажесдуватель. Он состоит из трубы диаметром 15—20 мм, длиной 2,0 — 2,5 мм, на одном конце которой имеется наконечник с соплами, а на другом — корпус с рукояткой и краном. К корпусу присоединен гибкий рукав. Для отбора пара рукав присоединяют к инжектору или пароразборной колонке Через топочное отвео-стие наконечник прибора поочередно вставляют в трубы, выдерживают там в течение 3—4 сек и таким образом производят продувку и очистку труб паром. Продувка труб таким прибором может быть произведена только на стоянке паровоза, при хорошем огне в топке, закрытых клапанах зольника и давлении пара в котле не менее 10 кПсм . [c.55]

Попадание механических примесей и солей карбонатной жесткости в котельный агрегат нежелательно из-за образования в испарительном контуре так называемых шламов — рыхлых соединений, которые необходимо периодически удалять. Отложение накипи и шлама отрицательно сказьшается на работе котлоагрегата. Теплопроводность накипи и шлама незначительна по сравнению с теплопроводностью металлических стенок. Поэтому накипь и шлам увеличивают термическое сопротивление процессу теплопередачи от газов к воде, что приводит в ряде случаев к недопустимому повышению температуры стенок труб и снижению их механической прэчности. Увеличение термического сопротивления повышает также ргсход топлива, что снижает экономичность работы котлоагрегата. [c.389]

А. К. Бондарева [Л. 728] определяла Ост центрального электрического нагревателя (стержня диаметром 10 мм), погруженного в псевдоожиженный воздухом слой речного песка в трубе диаметром 82 мм., одновременно с измерением эффективной теплопроводности слоя. Численные значения полученных ею ст много выик, чем у других исследователей, поскольку последние, как уже отмечалось, отождествляли Нст с коэффициентами теплопередачи от стенки до ядра слоя, а Бондарева расчленила суммарное термическое сопротивление теплопередаче на 1/аст.пл и 6/ .эф. Здесь мы обозначили Ост.пл — пленочный коэффициент теплообмена стенки при отдельном учете сопротивления эффективной теплопроводности д — расстояние от стенки до места измерения температуры слоя. Численные значения Ост.пл нуждаются в уточнении, поскольку требуется уточнить профили температур слоя. Коэффициенты аст.пл, полученные Бондаревой, показаны на рис. 10-15. Максимум Ост.пл лежит в области невысоких относительных расширений слоя (порядка 1,2). Нет данных об определении подобных коэффициентов другими исследователями. Какая-то доля расхождений между численными значениями Чст у различных исследователей может объяс- [c.374]

Рис. 1.25. Теплопередача излучением между газовой средой и стенкой fjj — поверхкость нагрева — стенка радиационного теплообменника, стенка циклона 2 — трубы, расположенные впритык 3 —неровная поверхность жидкой пленки, стекающей по стенкам канала 4 — трубы, расположенные с зазором у стенки с малой теплопроводностью F — расчетная поверхность лучистого теплообмена (пунктир) — мнимая поверхность, огибающая поверхность без вогнутостей в сторону газового объема

Теплопередача в зоне испарения. При низких тепловых потоках теплота будет переноситься к поверхности жидкости частично теплопроводностью через фитиль и заполняющую его жидкость и частично в результате естественной конвекции. Испарение будет осуществляться с поверхности жидкости. По мере увеличения теплового потока жидкость, находящаяся в контакте со стенкой, постепенно достигает перегретого состояния и в центпах парообразования будут образовываться пузыри. Они будут поглощать и уносить часть энергии от поверхности в виде скрытой теплоты парообразования и одновременно сильно интенсифицировать конвективный процесс теплоты. При дальнейшем увеличении теплового потока будет достигнуто его критическое значение (наступит кризис теплоотдачи), при котором произойдет осушение фитиля и тепловая труба потеряет свою работоспособность. [c.52]

Известно, что процесс передачи тепла от нагретых газов к стенке происходит через пограничный слой (вязкий подслой) главным образом посредством теплопроводности. При этом чем толще пограничный слой, тем больше его термическое сопротивление и тем слабее происходит процесс теплопередачи от газов к стенке. На рис. 36 представлено изменение коэффициента теплоотдачи по высоте вертикальной трубы в воздухе. Как видно, наибольшее значение коэффициента теплоотдачи получается для начального участка трубы у нижней кромки, где толщина пограничного слоя еще мала. Из этого молчпо сделать вывод, что чем короче канал (или труба), тем больше ее общий коэффициент теплопередачи. Это положение подтверждается также эмпирической формулой, служащей для определения теплоотдачи конвекцией в ламинарном потоке [c.78]

При течении жидкости или газа по трубе, которой можно уподобить пространство между двумя ребрами, картина потока зависит от вязкости протекающего вещества, размеров трубы и скорости потока. При небольших размерах, малых скоростях и высоких кинематических вязкостях наблюдается так называемый ламинарный поток, при котором отдельные струи потока протекают по каналу приблизительно параллельными путями. При больших размерах, значительных скоростях и меньших вязкостях имеем турбулентйое движение, при котором отдельные струи потока интенсивно перемещаются и в поперечном направлении. Уже при сопоставлении обоих типов движений видно, что теплопередача в пограничном слое от стенки к текущей среде осуществляется при турбулентном потоке легче, чем при ламинарном. Это объясняется тем, что при турбулентном потоке постоянно происходит перемешивание частиц в поперечном направлении, при котором нагретые частицы перемещаются от стенок к середине потока, в то время как при ламинарном потоке передача в направлении, перпендикулярном к потоку, осуществляется исключительно за счет теплопроводности. [c.527]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...