Коэффициентом оребрения

Различают естественное и вынужденное движение (конвекцию) жидкости. Вынужденное движение создается внешним источником (насосом, вентилятором, ветром). Естественная конвекция возникает только при теплообмене за счет теплового расширения нагретой около теплоотда-ющей поверхности жидкости (рис. 9.1). Интенсивность теплового расширения характеризуется температурным коэффициентом объемного расширения

Сжимаемостью называют способность жидкости изменять свою плотность при изменении давления или температуры; она характеризуется коэффициентом объемного сжатия Э=1/(/Ср+273) ijepad. Если плотность при движении жидкости или газа не изменяется, то жидкость называют несжимаемой.

2. Сжимаемость — свойство жидкости изменять свой объем под действием давления. Она учитывается коэффициентом объемного сжатия Рр, представляющим собой относительное изменение объема жидкости, приходящееся на единицу давления:

Помимо изотермической сжимаемости для конвективного теплообмена большое значение имеет тепловое расширение жидкости. Последнее характеризуется температурным коэффициентом объемного расширения, определяемым уравнением (p = const)

Сжимаемость жидкости характеризуется коэффициентом объемного сжатия

Все тела при нагревании расширяются. Величина удлинения тела при нагревании его на 1° С называется коэффициентом линейного расширения, а величина увеличения объема — коэффициентом объемного расширения.

Предположим, что плоская пластина (рис. 52) омывается несжимаемой жидкостью с постоянными теплофизиче-скими свойствами и температурой 7V Пластина подвергается поперечным колебаниям со скоростью и0 = ДЛ0<о sin at, где ДЛ0 и со — амплитуда и частота колебаний соответственно. Как и для стационарной естественной конвекции, сжимаемость учитывается коэффициентом объемного расширения р. Примем, что для малоамплитудных колебаний сжимаемостью в направлении колебаний можно пренебречь, так как частота колебаний стенки значительно меньше частоты акустических колебаний. Математическое решение задачи выполняется в подвижной системе координат.

ния осветлителя. Под коэффициентом объемного использования освет-.лителя понимают отношение «фактической длительности» прохождения воды через осветлитель (определяется экспериментально) к теоретической. При правильно сконструированных осветлителях в зависимости от тщательности изготовления аппарата т)ос == 0, 6 4-0,8.

Указанная зависимость характеризуется коэффициентом объемного расширения а, который для минеральных масел, применяемых в гидросистемах машин, равен примерно 7 • 10~4 град"1. Изменение объема жидкости ДУ при повышении температуры на д; = tz — /х определяется соотношением

Если рассматривать рабочую жидкость, содержащую воздух, как однородную упругую жидкость с переменным коэффициентом объемного сжатия р, то изменение объема рабочей жидкости 336

Сжимаемость капельных жидкостей характеризуется коэффициентом объемного сжатия р^ (Па"1):

Отношение сребренной поверхности Fp.c к гладкой ^называется коэффициентом оребрения.

Следовательно, при заданных соотношениях коэффициентов теплоотдачи при оребрении плоской стенки со стороны малого а с коэффициентом оребрения Fv.c(Fi — 2, передача теплоты увеличивается примерно ,в 2 раза. -

обходимо следить лишь за тем, по какой поверхности ведется расчет, ибо в зависимости от этого числовые значения коэффициента теплопередачи будут различны. Отношение площади сребренной поверхности F2 и гладкой F\ называется коэффициентом оребрения.

Наибольшее распространение на КС получили АВО, так как они не требуют предварительной подготовки теплоносителя, имеют простые схемы, надежны в эксплуатации и состоят из: секций сребренных теплооб-менных труб с различной длиной (3—10 м), вентиляторов с электроприводом; диффузоров и жалюзи (регулировки расхода воздуха), несущих конструкций. Аппараты имеют развитые наружные поверхности с коэффициентом оребрения (р до 25.

Для условий конденсации на мелкоребристых трубах, когда большое влияние на формирование пленки конденсата оказывают силы поверхностного натяжения, вполне оправдан иной подход к решению задачи пленочной конденсации на сребренных поверхностях. Н. В. Зозуля, В. П. Боровков, В. А. Карху [7.14—7.17] разработали аналитический метод расчета, в котором учитывалось влияние сил поверхностного натяжения. Аналитически и экспериментально показано, что при определенной геометрии ребра возможно повышение ак за счет снижения толщины пленки конденсата на верхней части ребер под действием сил поверхностного натяжения. Для мелкоребристых труб с коэффициентом оребрения порядка 1,3—1,4 средний коэффициент теплоотдачи, отнесенный ко всей поверхности сребренной трубы, может увеличиться в 1,7 [7.18], в 1,7—2 раза

Так как возможны два подхода к решению задачи повышения теплосъема при конденсации на сребренных поверхностях, исследовались мелкоребристые трубы для определения эффективности воздействия сил поверхностного натяжения на снижение термического сопротивления пленки конденсата и сребренная труба с высоким коэффициентом оребрения для получения максимального теплосъема с единицы длины трубы.

До недавнего времени принималось, что всем упомянутым требованиям соответствуют только контактные (смесительные) теплообменники, названные ранее контактными экономайзерами [20]. Действительно, эта категория теплообменников вполне отвечает всем требованиям, кроме сохранения неизменным качества нагреваемой в них воды. Опасения (зачастую не вполне обоснованные) по поводу неизменности качества воды, а точнее, стремление обеспечить получение горячей воды питьевого качества, привело к созданию комплексных контактно-поверхностных теплообменников, состоящих из контактного экономайзера и водо-водяного подогревателя, в котором теплоносителем служит вода, нагретая в контактном экономайзере. И наконец, в самые последние годы получили развитие, особенно за рубежом, так называемые конденсационные поверхностные теплообменники и котлы, в которых глубокое охлаждение газов обеспечивается путем применения поверхностей нагрева с высоким коэффициентом оребрения, благодаря чему такой важный показатель компактности аппарата, как площадь поверхности нагрева в единице объема, вполне соизмерим с этим показателем в контактных аппаратах или даже превышает его. В результате в конденсационных поверхност-

При расчете ребристых поверхностей надо учитывать коэффициент оребрения или отношение сребренной поверхности к гладкой, т. е. .&P=FP/F. Этот коэффициент учитывает увеличение теплоотдачи на стороне оребрения (обычно оребрение делается с той стороны, где коэффициент теплоотдачи меньше). Например, если а2 мал по сравнению с аь то, введя оребрение со стороны меньшего а2 с коэффициентом оребрения &р= 10, можно рассчитывать общий коэффициент теплопередачи по формуле для гладкой поверхности, но с коэффициентом теплоотдачи не ct2, a &P-ci2, т. е. для рассматриваемого случая в 10 раз большим. Точный, чисто теоретический расчет теплопередачи при оребрении затруднен, поэтому при расчетах используются данные экспериментальных определений для каждого типа ребристой поверхности нагрева.

Возвращаясь к случаю, описываемому формулой (2-15а), следует указать на широко распространенный прием повышения коэффициента теплопередачи посредством оребрения поверхности теплообмена с той стороны, где коэффициент я относительно мал. Обосновывается этот прием с помощью формулы (2-9), из которой видно, что внешнее сопротивление RBUem, определяющее собой величину Q*, снижается при увеличении поверхности F, участвующей в теплоотдаче. Следовательно, недостаточно большое значение а можно компенсировать увеличением соответствующей поверхности, т. е. постановкой на ней тех или иных ребер. Приняв aj^a.2, назовем коэффициентом оребрения т отношение полной поверхности с сребренной стороны FI к поверхности f.2, остающейся гладкой. Тогда имеем:

для воздухоохладителей из ребристых труб с коэффициентом оребрения больше

0,017 м, коэффициентом оребрения р, который составляет от 6,9 до 13,3