|
Главная | Контакты: Факс: 8 (495) 911-69-65 | | ||
Коэффициентом теплоотдачиНаряду с условиями теплоотвода от корпуса, которые обычно характеризуются коэффициентом теплообмена 0 стенок корпуса с окружающей средой, эти размеры определяют коэффициент klt представляющий собой соотношение температур наружной и внутренней (рабочей) поверхностей полимерного слоя. Если значение этого коэффициента постоянно, то бт постепенно повышается с увеличением диаметральных размеров корпуса (рис. 98). Как видно на рис. 98, диаметральные размеры корпуса оказывают существенное влияние на температурное изменение зазора. Для расчета теплообмена в пористой среде необходимо записать вместо одного уравнения теплопроводности, как это имеет место в сплошном твердом материале, два уравнения переноса тепла для каждой фазы в отдельности (газа и твердой матрицы). Связь между ними осуществляется уравнением теплоотдачи с коэффициентом теплообмена ау. Ограничимся рассмотрением квазистационарного течения газа в пористой матрице и учтем, что перенос тепла за счет молекулярной теплопроводности в процессе фильтрации газа через поры много меньше конвективного переноса. Из уравнения (4-12) легко получить связь между коэффициентом теплообмена (a/cp)w и безразмерным расходом охладителя: Gg= = Gg/(a/cp)0: Результирующие характеристики разрушения стеклообразных материалов являются итогом действия двух в известной мере взаимно противоположных процессов: с одной стороны, аэродинамические силы стремятся сдуть пленку расплава, с другой — -рост теплового потока ведет к перегреву внешней поверхности пленки выше температур размягчения, т. е. пленка утолщается. Если бы интенсивности этих двух процессов были независимыми, то едва ли можно было говорить о каких-либо закономерностях разрушения. В действительности аэродинамическое трение и теплообмен связаны аналогией Рейнольдса и пропорциональны градиенту скорости во внешнем потоке (duejdx). Градиент давления также пропорционален (due/dx). При переходе от ламинарного режима течения к турбулентному зависимость градиента давления от градиента скорости остается той же, а соотношение между коэффициентом теплообмена (а тем самым и силами аэродинамического трения) и (due/dx) становится иным. тогда как второе полностью определяется коэффициентом теплообмена. В связи с этим при определенных соотношениях между ними температура Т^ будет меньше Г*,,1'(рис. 9-12), т. е. зависимость скорости уноса По своей сущности коэффициент Kma аналогичен коэффициенту Ка, ибо знаменатели у них одинаковые, а числитель в Kma представляет собой разность между температурой жидкости на входе в аппарат и температурой газа на выходе из аппарата (локальный температурный напор). Но в отличие от Ка коэффициент Kma позволяет сразу определить конечную температуру газа по начальным температурам сред: t% = tx. H -j- (t\ — tx. н) Kma, так как в него входит не четыре, а три переменных. Это существенно облегчает расчеты процессов теплообмена. Применение Kma в качестве определяемого числа подобия имеет свои преимущества: в него не входит характерный геометрический размер, но в то же время мы оперируем реальными, а не условными поверхностью контакта и коэффициентом теплообмена, не прибегая, однако, к непосредственному определению их значений. Расчет ведется сразу по параметрам состояния сред и режима работы теплооб^ При расчете насадочных аппаратов вместо объемного коэффициента теплообмена часто пользуются поверхностным коэффициентом теплообмена ks (т. е. отнесенным к поверхности насадки). В этом случае объем контактной камеры Глубокое охлаждение дымовых газов возможно в любом теплообменнике. Однако для этих целей наиболее целесообразны теплообменники с большой поверхностью теплообмена в единице объема и достаточно высоким коэффициентом теплообмена, что обеспечивает приемлемые металлоемкость и габаритные размеры. Важно также, чтобы аэродинамическое и гидравлическое сопротивления подобных аппаратов не требовали большой затраты электроэнергии на привод насосного и тягового оборудования, а также замены его в действующих котельных. Наряду с аст—.коэффициентом теплообмена, подсчитанным по средней интегральной температуре, указываемой незащищенной термопарой, (^нз)ср= ~~^7/~1 Циборовский и Рошак вводят также иной где а/— коэффициент пропорциональности, называемый коэффициентом теплообмена, Вт/(м2-°С). коэффициент а,] будет суммарным коэффициентом теплообмена, Коэффициент пропорциональности a называется коэффициентом теплоотдачи; его единица измерения В связи с особенностями течения жидкости в трубе изменяется и само понятие коэффициента теплоотдачи. Для пластины коэффициент а рассчитывался как отношение плотности теплового потока q к разности температур внешнего невозмущенного потока и поверхности (или наоборот при ^с>'ж). В трубе пограничный слой занимает все сечение и невозмущенного потока нет, поэтому под коэффициентом теплоотдачи понимают отношение плотности теплового потока q к разности температуры стенки и среднемассовой температуры жидкости, протекающей через данное сечение трубы. Экспериментально среднемассо-вая температура жидкости определяется измерением ее температуры после хорошего перемешивания. Наиболее распространенным случаем сложного теплообмена является теплоотдача от поверхности к газу (или от газа к поверхности). При этом имеет место конвективный теплообмен между поверхностью и омывающим ее газом и, кроме того, та же самая поверхность излучает и поглощает энергию, обмениваясь потоками излучения с газом и окружающими предметами. В целом интенсивность сложного теплообмена в этом случае характеризуют суммарным коэффициентом теплоотдачи: Обычно считают, что конвекция и излучение не влияют друг на друга. Коэффициент теплоотдачи конвекцией <хк считают по формулам, приведенным в гл. 10, а под коэффициентом теплоотдачи излучением ал понимают отношение плотности теплового потока излучением QI, к разности температур поверхности и газа: Часто приходится рассчитывать стационарный процесс переноса теплоты от одного теплоносителя к другому через разделяющую их стенку (рис. 12.1). Такой процесс называется теплопередачей. Он объединяет все рассмотренные нами ранее элементарные процессы. Вначале теплота передается от горячего теплоносителя /Ж к одной из поверхностей стенки путем конвективного теплообмена, который, как это показано в § 12.1, может сопровождаться излучением. Интенсивность процесса теплоотдачи характеризуется коэффициентом теплоотдачи оц. (ср. рис. 12.1 с рис. 8.2). И, наконец, теплота опять путем конвективного теплообмена, характеризуемого коэффициентом теплоотдачи а.?, передается от поверхности стенки к холодной жидкости. При стационарном режиме тепловой поток Q во всех трех процессах одинаков, а перепад температур между горячей и холодной жидкостями складывается из трех составляющих: Локальные коэффициенты теплоотдачи определялись для од-нон трети поверхности шарового электрокалориметра, поскольку в остальных частях поверхности картина получилась бы подобной. Эксперименты проводились для четырех значений Re, равных 8-Ю3; 1,5-Ю4; 3-Ю4 и 6-Ю4. Как указывает автор, увеличение числа Re снижает значения критерия St и в то же время выравнивает распределение локального коэффициента теплоотдачи. Для Re = 8-103 максимальное отношение локальных коэффициентов теплоотдачи в лобовой точке и в кормовой равно ~3, а для Re = 6-104 это отношение уменьшается до 2. Минимальное значение локального коэффициента теплоотдачи обнаружено не в месте касания шаров, а в кормовой точке. Для проверки точности экспериментов по локальному коэффициенту Уодсвортом было подсчитано среднее значение а по поверхности и проведено сравнение значения арасч со средним коэффициентом теплоотдачи, определенным опытным путем на той же установке. Для исследования была выбрана одна четвертая чвсть-ок--ружности, расположенная в горизонтальной плоскости, где находились две точки касания шарового калориметра е соседними шарами. Опыты проводились при Re=7-104; средний козффн* циент теплоотдачи для этого режима был равен 343 Вт/(м2-°С); температурная разность в металлической оболочке при ЖЭД? ности электронагревателя 500 Вт составляла ~62°С; измеренная разность температур в тангенциальном направлении по поверхности между точкой касания и точкой поверхности с мак? симальным локальным коэффициентом теплоотдачи была равна 6°С; влияние неоднородности локального коэффициента теплопередачи практически не сказывалось на температурном поле в оболочке уже на расстоянии 12,5 мм от поверхности. Минимальная температура поверхности получалась в области с максимальным коэффициентом теплоотдачи, максимальная—т, в месте контакта с соседним шаром. При среднем перепаде в оболочке ~62°С измеренная разность температур на поверх-ности электрокалориметра, вызванная наличием переменного коэффициента теплоотдачи, составляла 6° С, что не превышает ~10%' этого перепада. Полученное экспериментальным путем температурное поле было проверено с помощью расчетных- ме.-тодов. В частности, был разработан метод, основанный на уравнении теплового баланса в форме конечных разностей, и составлен алгоритм для расчета, распределения температур в объеме на ЭВМ. Проведенные на основании зависимости (4.28) оценки показывают, что для материалов оболочек твэлов, таких как графит, максимальная разность температуры на поверхности между точкой касания и точкой с максимальным локальным коэффициентом теплоотдачи не превышает 10% среднего температурного перепада в оболочке, что, по-видимому, не приведет к существенному изменению температурных напряжений в теплопроводной оболочке шарового графитового твэла. Интенсивность внутрипорового конвективного теплообмена принято характеризовать объемным коэффициентом теплоотдачи Av (Вт/м3-К), потому что невозможно определить участвующую в теплообмене внутреннюю поверхность материала. Величина hv(T~ 0 (Вт/м3) определяет количество теплоты, переданное от пористой матрицы потоку (или обратно) в единицу времени в единице объема. ская проводимость (Ао//о) велика по сравнению с коэффициентом теплоотдачи. Сама же форма нагревается с большей интенсивностью, так как ее термическая проводимость мала по сравнению с Рекомендуем ознакомиться: Коэффициенты постоянные Коэффициенты прочности Коэффициенты распределения Качественного выполнения Коэффициенты сопротивления Коэффициенты торможения Коэффициенты учитывающие Коэффициенты уравнения Коэффициентах армирования Коэффициентах термического Коэффициентами отражения Коэффициентами распределения Коэффициентами зависящими Коэффициентам уравнения Качественно изменяется |