Интензификация на топлообмена в промишлени топлотехнически системи


Категория на документа: Други




Интензификация на топлообмена в промишлени топлотехнически системи

Ръководство
за решаване на задачи

София
2006

Ръководството съдържа подробни решения на примерни задачи свързани с интензифициране на топлообмена при проектиране и експлоатация на топлотехнически системи.
Включени са и методични указания за използване на интензифициращи методи, чрез които се повишава ефективността на конвективния топлообмен.
Ръководството е предназначено за студентите от образователно - квалификационна степен "Магистър" по специалност "Топлотехника" в Технически университет - София, но може да бъде полезно и за специалностите занимаващи се практически с проектиране и експлоатация на топлообменни апарати.

ПРЕДГОВОР
Настоящето ръководство е неразделна част от курсовете по топлообменни апарати за бакалаври и интензификация на топлообмена за магистри, които се изучават от студентите от специалност "Топлотехника" в Технически университет - София. То има за задача да допълни познанията им в тази област чрез прилагане на теорията при решаването на конкретни практически проблеми.
Материалът е оформен в две части: първата включва кратко описание на методите да интензифициране на конвективния топлообмен и препоръчителните зависимости за пресмятане при тях, а втората - примерни задачи и курсова работа за практическо приложение.
Последователността на изложението е съобразена с подреждането на материала в учебника "Интензифициране на топлообмена" от Стоян Сендов и Павел Йорданов, изд."Техника", 1981, както и с учебника "Топлообменни апарати" от Стоян Невенкин, изд. "Техника", 1979.
Авторът изразява сърдечна благодарност на рецензентите проф. дтн Стоян Невенкин и доц. д-р Васил Йорданов за внимателното преглеждане и редицата ценни забележки по ръкописа.

ВЪВЕДЕНИЕ

Настоящето ръководство има за цел да посочи основните методи за интензифициране на топлообмена; зависимостите, които могат да се прилагат при пресмятане в отделни случаи и примери на най-често срещани практически задачи. Неговото използване изисква определени познания по топло и масо-пренасяне и топлообменни апарати.
Поради важността и честото срещане в изложението на критериите на подобие, включени в критериалните уравнения за пресмятане на коефициента на топлопредаване ги посочваме още в началото за избягване на повторения по-нататък в текста.
(1.1)
- критерий на Рейнолдс характеризиращ хидро-динамичния режим на потока;
(1.2)
- критерий на Нуселт, отчитащ интензивността на топлообмена;
(1.3)
- критерий на Прандтл, характеризиращ физичните свойства на средата;
(1.4)
- критерий на Грасхоф, определя преноса на топлина при конвективен топлообмен в случаите на свободна конвекция;
(1.5)
- критерий на Пекле характеризиращ степента на смесване по дължината;
където - скорост на средата, m/s; l - характерен линеен размер, m; - кинематичен вискозитет на флуида, J/kgK; - коефициент на топлопроводност, W/mK; a - температурнопроводно число, m2/s; - коефициент на топлопредаване W/m2K; - коефициент на обемно разширение на флуида; g - земно ускорение, m/s2; - температурен напор.
І. Общи сведения
Методите за интензифициране на конвективния топлообмен могат да се класифицират в две основни групи: интензивни и екстензивни (фиг.1.1). Основната цел е повишаване на коефициента на топлопредаване α.

Фиг.1.1 Методи за интензифициране

Първата група обхваща всички случаи на въздействие върху дебелината и характера на течението в граничния слой. По този начин се влияе пряко върху неговото термично съпротивление и върху стойността на коефициента на топлопредаване.
Във втората група методи се включват всички случаи когато чрез конструктивни решения, се цели увеличаване на топлообменната повърхност например с оребряване.
Най-ефективно оребряването е, когато при топлопреминаване през стена с малко термично съпротивление се прилага от към страната, където коефициентът на топлопредаване има много по-малка стойност отколкото от другата страна.
Интензифицирането на топлообмена се разглежда в два аспекта (Фиг.1.2):

Фиг.1.2 Начини за интензифициране на топлообмена

Интензифицирането на топлообмена е комплексна задача. С повишаване на скоростта на флуидните потоци се увеличава и коефициентът на топлопредаване. В по-голяма степен обаче се увеличават хидро- или аеродинамичните загуби, което води до повишаване на експлоатационните разходи при работа на апарата.
Определянето на най-подходящата скорост за всеки конкретен случай е обект на оптимизационни изчисления [18].

ЧАСТ I



Сподели линка с приятел:





Яндекс.Метрика
Интензификация на топлообмена в промишлени топлотехнически системи 9 out of 10 based on 2 ratings. 2 user reviews.