Интенсивности теплопередачи

Рис. 10,5, Изменение интенсивности теплоотдачи к горизонтальной трубе в зависимости от массовой концентрации воздуха в паре при атмосферном давлении и различных скоростях обтекания

Как видно из примера, даже при низких температурах вклад излучения в теплообмен между поверхностью и газом может быть значительным, особенно при низкой интенсивности теплоотдачи конвекцией.

Влияние теплообмена на входной поверхности отчетливо проявляются при сравнении результатов для длинных вставок без учета (см. рис. 5.4) и с учетом (рис. 5.11) теплообмена на входе. Увеличение передачи теплоты в набегающий поток по мере уменьшения параметра Ре (данные на рис. 3.7) приводит к снижению интенсивности теплоотдачи на начальном участке тепловой стабилизации. При высоких значениях Ре (Ре > 100), когда осевым переносом теплоты теплопроводностью вдоль матрицы (в том числе и через ее входную поверхность) можно пренебречь, вид граничных условий на входной поверхности не оказывает существенного влияния.

Задачи нестационарной теплопроводности для некоторых тел ограниченной протяженности (цилиндра, параллелепипеда, призмы) могут быть решены с помощью принципа наложения решений. Например, если цилиндр дайной 28 помещен в среду с температурой Тж, то при интенсивности теплоотдачи ос, одинаковой со всех сторон, его температура определится произведением 0Ц0П безразмерных температур бесконечного цилиндра того же радиуса и неограниченной пластины толщиной 26. Справедливость этого можно установить путем подстановки произведения 0Ц0П в исходное уравнение. Однако принцип наложения решений применим только для тех задач, которые описываются уравнением теплопроводности в линейном приближении, т. е. при постоянных значениях X, с и р и линейных граничных условиях.

Минимальный радиус RK парового пузырька в момент зарождения соответствует размеру неровностей на поверхности теплообмена. Чем больше перегрев жидкости и чем выше давление р, тем меньше RK. Если жидкость смачивает стенку, кипение протекает при незначительном перегреве. Это означает, что на образование пузырей помимо перегрева и давления влияет также характер физико-химического взаимодействия жидкости с твердой стенкой. Число действующих центров парообразования увеличивается с уменьшением Rf. Рост числа центров парообразования приводит к увеличению интенсивности теплоотдачи за счет перемешивания жидкости при движении пузырьков. На поверхности нагрева

Процесс теплоотдачи от перегретой жидкости к поверхности оторвавшегося пузырька отличается высокой интенсивностью. Турбулизация парожидкостной смеси движущимися пузырями существенно сказывается на интенсивности теплоотдачи только при небольших AT. Интенсивность теплоотдачи при пузырьковом кипении в основном определяется толщиной тонкой жидкостной прослойки, остающейся непосредственно на поверхности теплообмена вследствие смачивания. Линия, характеризующая зависимость теплового потока от температурного напора, называется кривой кипения.

Образование на поверхности пленки волн уменьшает ее толщину и повышает интенсивность теплоотдачи. При торможении же стекающей пленки паром уровень интенсивности теплоотдачи снижается. Опытным путем установлено, что при К > 5 и 1<Рг<100 влияние конвективного переноса теплоты и действие сил инерции пренебрежимо малы.

бования к точности измерения температуры потока и стенки, так как в узком интервале изменения температур имеют место резкие изменения физических свойств вещества. Кроме того, вследствие высокой интенсивности теплоотдачи разность температур стенки и потока вещества становится очень малой. Поэтому при измерении температуры поверхности с наружной стороны при движении исследуемого потока внутри трубы или канала следует выбирать стенку с возможно малой величиной теплового сопротивления. В противном случае падение температуры в стен-,<е может иметь тот же порядок, какой имеет основной перепад между стенкой и потоком вещества, что может привести к большим ошибкам в определении коэффициента теплоотдачи. Малое сопротивление стенки можно получить за счет малой ее толщины и применения теплопроводных материалов (медь, серебро).

Методы электрического воздействия па электропроводные жидкости приводят к увеличению теплопроводности последних под действием электрического поля, i 1аибольшее применение в настоящее время имеет метод гидродинамического воздействия на поток жидкости, например, путем ег > закручивания. Известно, что увеличение аксиальной скорости потока приводит к увеличению и поперечной (радиальной) его скорости, а следовательно, и к увеличению интенсивности теплоотдачи. Однако увеличение аксиальной скорости движения потока не всегда ьозможно. Тогда для увеличения поперечной составляющей скорос"и прибегают к созданию закрученного движения с помощью специальных вставок. Наиболее существенное влияние закручивания потока наблюдается в начальном участке трубы. С увеличением числа Рейнольдса влияние закручивания потока уменьшается.

Исследование теплоотдачи при вибрации и вращении поверхности нагрева. Выше было показано влияние искусственной турбулизации потока на интенсивность конвективного теплообмена. Создание закрученного потока повышает скорость движения потока жидкости, что приводит к увеличению интенсивности теплоотдачи. Такого же увеличения скорости можно достигнуть не за счет движения среды, а за счет движения поверхности теплообмена. Так, при вращении цилиндра в неограниченном объеме частицы жидкости вследствие вязкости вовлекаются в круговое движение. Частицы жидкости, находящиеся на поверхности, движутся с такой же скоростью, с какой вращается контур цилиндра; по мере удаления от поверхности скорость движения жидкости уменьшается, а вдали от нее практически отсутствует. 292

Распределение коэффициента теплоотдачи по высоте трубы оказывается качественно одинаковым как при электрическом, так и 'при конденсационном обогреве. Однако при электрообогреве вследствие большой тепловой нагрузки в зоне подогрева жидкость быстрее нагревается и закипает. Поэтому в этом случае область однофазного потока меньше, чем при конденсационном обогреве. Верхняя часть трубы, наоборот, при конденсационном обогреве отличается большей интенсивностью теплообмена, чем при электрическом, за счет больших тепловых потоков. В области подогрева температурные напоры между нагреваемой жидкостью и поверхностью трубы падают. В области кипения жидкости при конденсационном обогреве температурный напор увеличивается по высоте трубы. Это происходит за счет увеличения теплового потока со стороны конденсирующегося пара вследствие повышения интенсивности теплообмена конденсирующегося пара и кипящей воды. Наоборот, при электрическом обогреве вследствие повышения интенсивности теплоотдачи в области кипения жидкости температурный напор между стенкой трубы и кипящей жидкостью уменьшается. В результате указанного характера изменения местного коэффициента теплоотдачи по высоте трубы средняя теплоотдача при электрическом и паровом обогреве может приниматься практически одинаковой.

187. Стюшин Н. Г., Элинзон Л. М. Исследование интенсивности теплопередачи к кипящим жидкостям при атмосферном и пониженном давлениях в условиях естественной конвекции. — ИФЖ, 1969, т. XVI, № 1, с. 54—58.

Снижение интенсивности теплопередачи при больших значениях аргумента следует объяснить взаимной помех-ой в движении поднимающихся (нагретых) и опускающихся (охлажденных) струек жидкости (см. рис. 3-30).

Ввиду гигантской массы Земли, а также из-за малой интенсивности теплопередачи невозможно судить о состоянии равновесия, производя одни лишь измерения температуры в разных районах мира за короткий промежуток времени — регулярная регистрация данных метеорологических наблюдений началась всего-навсего около 100 лет назад. Геологические данные свидетельствуют о значительных изменениях климата, представлявших собой, по-видимому, колебания относительно стабильных климатических условий. Переживает ли все еще наша Земля естественную эволюцию климата или же колебания климатических условий прекратились? Если окажется верным второе предположение, тогда, в какой степени должен измениться теплообмен Земли с космическим пространством, чтобы возникла нестабильность? Способно ли ничтожное отклонение от теплового равновесия вызвать появление возвращающих сил, или же оно приведет к еще большей потере равновесия? Увеличится ли облачность в результате повышения средней температуры воздуха у поверхности Земли, а следовательно, возрастет ли альбедо земного шара, что, в свою очередь, может послужить причиной уменьшения количества солнечного излучения, приходящего на земную поверхность? Или же из-за этого увеличится содержание двуокиси углерода в атмосфере, что приведет к более интенсивному

Существенное влияние на эффективность теплообменников оказывают раз личные отклонения в интенсивности теплопередачи, которые связаны с допол нительным термическим сопротивлением отложений, с байпасными перетечками теплоносителей, с гидравлическими неравномерностями в каналах пучка труб [4, 6, 7, 12, 13, 25—27, 29, 30, 38, 39].

Таким образом вопрос об изменении интенсивности теплопередачи должен решаться так: если величины коэфициентов теплоотдачи и

Поэтому основным средством повышения интенсивности теплопередачи при прямом направленном теплообмене является повышение максимальной температуры пламени.

Применение слоя термоизоляции для снижения интенсивности теплопередачи между средой и теплоизолируемой поверхностью с заданной температурой Т0 эффективно, когда абсолютное значение Q \ уменьшается, а не возрастает при увеличении толщины слоя Л. Формально это означает, что при выполнении условия (3.33) должно быть Л* < 0, т.е. максимум Q должен достигаться при значениях Л, не имеющих физического смысла. Тогда можно гарантировать монотонную зависимость Q от h для реальных значений h > 0. В предельном случае при Л* = 0 очевидно Th = Г0, и из формулы (3.32) следует

Газы в реакторах могут быть использованы как теплопередающая среда. Они имеют хорошую радиационную и термическую стабильность. Газы мало или почти неагрессивны к конструкционным материалам, из которых выполнены активная зона, трубопроводы и теплообменники первого контура. Но по своим теплотехническим свойствам газы уступают упомянутым выше теплоносителям. По сравнению с водой или жидкими металлами газы являются «вялыми» теплоносителями. По интенсивности теплопередачи и расходу энергии на циркуляцию наиболее эффективным газовым теплоносителем мог бы явиться водород. Однако опасность взрыва при смешении водорода с воздухом и коррозионная агрессивность по отношению к известным в настоящее время конструкционным материалам является серьезным препятствием для его применения в атомных реакторах.

Существует еще один фактор, подтверждающий более выса-кую надежность результатов экспериментов авторов и работ [1, 2]. В связи с неравномерностью теплоотдачи по длине и периметру трубы средним значениям ап=(50 -^- 70) -103 Вт/м2 соответствуют локальные значения коэффициентов теплоотдачи от (3.0 Ч-3.5)-104 Вт/ма до (10 Д-=- 12).104 Вт/м2. Верхняя граница по интенсивности теплопередачи соответствует зоне

отдачи от тела к потоку и интенсивности теплопередачи вдоль канала

Преимущества пластинчатых теплообменников заключаются в повышении интенсивности теплопередачи, компактности (около 100 м2 в 1 м3), высокой плотности. В этом случае исключена возможность перетекания теплоносителя из одной полости (например, греющей) в другую (например, нагреваемую). Эксплуатация пластинчатых подогревателей проста, так как они легко разбираются. Пластины могут очищаться от накипи и загрязнений или заменяться.

Рост этих организмов в водах, применяемых для промышленных целей, может иметь серьезные последствия, и поэтому часто необходимо предпринимать меры, препятствующие их развитию. Рост живых организмов наблюдается, как правило, в воде при температуре 10—35° С. Наиболее распространенными видами организмов, которые встречаются в практике обработки воды, являются бактерии, грибки и др. Все они часто образуют слизь с последующим обрастанием водорослями, что способствует коррозии оборудования. Биологические обрастания приводят, например, к уменьшению интенсивности теплопередачи и зарастанию труб. Рост морских организмов (в частности, моллюсков) в системах для подачи морской воды может привести к уменьшению пропускной способности трубопроводов и водопропускных устройств.