Поверхности теплопередачи

Глобоидные передачи вследствие своих малых габаритов и, следовательно, малой поверхности теплоотдачи оказываются сильно напряженными в тепловом отношении, поэтому их применяют преимущественно в повторно кратковременном режиме и с искусственным охлаждением. Применение глобоидных передач более эффективно для больших моментов, чем для малых.

Тепловой расчет выполняется с целью установления условий работы гидропривода, уточнения объема гидробака и поверхности теплоотдачи, а также выявления необходимости применения теплообменников.

По способу смесеобра-зования бескомпрессорные РИС. 74. Типы камер сгораниядизелей дизели делятся на двигатели со струйным смесеобразованием1Г(рис. 74, а),гдвигатели с предкамерой (рис. 74,6) и [с вихревой камерой (рис. 74, б). В двигателях со струйным смесеобразованием топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания. В этих двигателях скорость движения воздуха в камере сжатия мала, поэтому для хорошего перемешивания топлива с воздухом впрыск его производится под большим давлением (300—400 бар, а в отдельных случаях до 1400 бар). Для улучшения смесеобразования днища поршней этих двигателей изготовляют фигурными, приспособленными к форме струи топлива, выбрасываемой форсункой. Для улучшения распыливания топлива форсунка имеет несколько отверстий (3—9). Чем больше отверстий, тем лучше распространяется топливо по камере сгорания. При данном способе смесеобразования стремятся к тому, чтобы впрыснутое топливо не попадало на стенки камеры сгорания, так как попадание топлива на стенки, температура которых- ниже 200 или 400° С, затрудняет смесеобразование, ведет к повышенному нагарообра-зованию и ухудшает показатели работы дизеля. Компактность неразделенных камер сгорания и малые удельные поверхности теплоотдачи обусловливают минимальные тепловые потери, поэтому преимуществом дизелей с неразделенной камерой сгорания являются высокие экономические показатели и более легкий пуск, чем у дизеля с разделенными камерами.

Здесь Хс, Ус — уравнение (5-14) — соответствуют поверхности теплоотдачи (стенки). Нахождение а (или Nu) для точек пространства, не лежащих на поверхности стенки, не имеет смысла. В рассматриваемой задаче Ус = 0.

При сравнении этого выражения с выражением работы торможения по уравнению (133) нетрудно видеть, что величины их пропорциональны между собой. Таким образом, вводя в условия однозначности время торможения как определенную фиксированную величину, мы учитываем в расчете тепловой поток, образующийся при торможении. Кроме ранее упоминавшейся общей геометрической характеристики в условиях однозначности, должны быть учтены особенности конструкции тормозов (различные модификации конструкции тормозных шкивов и колодок) *. К существенным факторам этой группы, влияющим на нагрев шкива, следует отнести угол обхвата р шкива колодкой (или лентой в ленточном тормозе), ширину обода В тормозного шкива и величину установочного зазора е между шкивом и накладкой. Влияние угла обхвата шкива колодкой выражается в изменении поверхности теплоотдачи обода тормозного шкива (поверхности, наиболее эффективно участвующей в конвективном теплообмене).

Различие перечисленных периодов заключается в том, что в первом и третьем из них теплоотдача происходит при непрерывно изменяющейся скорости; во втором — при постоянной скорости и в четвертом — при скорости, равной нулю. В первом и втором периодах теплоотдача происходит при разомкнутом тормозе, когда между шкивом и фрикционной накладкой имеется зазор, в третьем и четвертом периодах тормоз замкнут и часть поверхности трения перекрыта накладками. Следовательно, теплоотдача в различные периоды работы тормоза не будет постоянна как вследствие различной скорости движения, так и вследствие изменения поверхности теплоотдачи. В теплоотдаче участвует как внешняя поверхность обода шкива, равная ndB, так и внутренняя поверхность, приблизительно равная яВ (d — 26). Тогда с некоторым приближением (без учета влияния поверхности обода, занятой внутренним диском) суммарная поверхность обода шкива, участвующая в процессе теплоотдачи,

совершить тормоз без опасности перегрева. Увеличение ширины обода тормозного шкива при сохранении величины тормозного момента, способствуя уменьшению давления накладки на шкив и увеличению поверхности теплоотдачи (при сохранении коэффициента недокрытия), приводит к уменьшению нагрева поверхности трения. Изменение толщины обода 6, как показали испытания, практически не влияет на изменение установившейся температуры поверхности трения (при длительном тепловом процессе влияние толщины стенки, через которую проходит тепловой поток, сглаживается), и поэтому в условиях однозначности учитывать размер 6 не следует. Весьма существенным в этих условиях является влияние установочного зазора е на температуру поверхности трения. Как показали испытания, увеличение установочного зазора значительно снижает температуру поверхности трения вследствие улучшения условий теплоотдачи. В условиях однозначности должна также учитываться относительная продолжительность включения ПВ. Чем больше величина ПВ, тем больше время включения двигателя и вращения шкива, тем больше время наиболее интенсивной теплоотдачи. При вращающемся шкиве теплоотдача рассматривается как процесс, осуществляемый вынужденным движением рабочей жидкости (воздуха), обтекающей твердое тело (внешняя задача) 1. При вынужденном конвективном теплообмене можно пренебречь главным вектором массовых сил, практически не оказывающим влияния на распределение скоростей вынужденного потока жидкости; наоборот, при малых значениях ПВ, когда время вращения шкива мало по сравнению с временем его неподвижного состояния, основное значение для охлаждения шкива приобретает естественная конвекция.

Температуры являютсй температурами перегрева над окружающей средой. Точки измерений укладывались на плавную кривую, весьма близкую к экспоненте. Полного соответствия с экспоненциальной кривой не могло быть вследствие того, что тормоз является неоднородным телом: в состав его входят материалы с различной теплоемкостью и теплопроводностью, а величина поверхности теплоотдачи его в процессе работы изменяется (так как при работающем механизме колодки отходят от шкива и увеличивают поверхность теплоотдачи) и теплоотдача в разные периоды цикла различна.

шению установившейся температуры вследствие увеличения поверхности теплоотдачи (фиг. 364). Материал тормозного шкива относительно мало влияет на установившуюся температуру, хотя опытами установлено, что при одинаковых условиях работы установившаяся температура для стального шкива несколько выше, чем для чугунного (фиг. 365).

Работа тормозов со шкивами, снабженными охлаждающими ребрами. Колодочные тормоза. При расчете тормозов со шкивами, снабженными охлаждающими ребрами, используется то же критериальное уравнение (162). Попытки расчета с учетом увеличения поверхности теплоотдачи в случае применения ребер не дали однозначной зависимости для всего ряда тормозов. Это объясняется тем, что наличие ребер приводит не только к увеличению тепло-отдающей поверхности, но способствует также увеличению теплоотдачи с внутренней поверхности шкива вследствие создания вихревых движений воздуха. Поэтому работа тормозов (колодочных и ленточных) со шкивами, снабженными охлаждающими ребрами, нами рассмотрена как специальный случай использования тормоза. После преобразований и обработки опытных данных, аналогичных приведенным выше, получена общая зависимость логарифма температурного симплекса от всех факторов, влияющих на нагрев колодочных тормозов этой группы,

В аммиачных конденсаторах, где оребрение стальных труб затруднительно, для создания необходимой поверхности теплоотдачи принимаются следующие меры: укладывают дополнительное количество труб; применяют орошаемые водой насадки из колец Ра-шига (фиг. 65); оставляют в кожухе свободный

где А—коэффициент теплопередачи; tt и.4 — соответственно температуры первичного и вторичного теплоносителей; F — Величина поверхности теплопередачи; Q измеряется в ваттах.

Для охлаждения газа или воды в двухконтурных схемах используют теплообменные аппараты типа „труба в трубе" и кожухотрубчатые. Аппараты типа „труба в трубе" выпускают на рабочее давление 6,4 МПа и выше и температуру охлаждаемой среды до 473 К. Аппараты просты по конструкции. Их можно эксплуатировать с высокими скоростями движения теплоносителей, но они имеют большие затраты металла на единицу поверхности теплообмена, небольшие поверхности теплопередачи, занимают значительную площадь при установке на КС. Длина труб диаметрами 25—133 мм изменяется в пределах 3—12 м. Выпускают одно- и многопоточные теплообменники с гладкими или ребристыми поверхностями теплообмена. Кожухотрубчатые теплообменные аппараты для охлаждения воды или газа выпускают в основном двух типов: без компенсаторов и с компенсаторами на плавающей головке. Диаметры кожухов от 385 до 1400 мм. Рабочее давление до 6,4 МПа. Единичные поверхности аппаратов от 221 до 1090 м2. Аппараты с плавающей головкой применяют в том случае, когда имеются значительные температурные перепады между теплоносителями. В условиях КС температурные перепады между газом и водой относительно невелики, и можно использовать аппараты без компенсаторов, так как они значительно проще и дешевле. В охлаждении газа используют и оросительные аппараты. Вода, охлажденная в градирне, поступает на поверхность аппарата, выполненного в виде пучка труб, внутри которых движется газ.

F — площадь поверхности теплопередачи в м2; t\, t2 — температуры теплоносителя и среды в °С.

Приращение энтропии можно проследить по диаграмме s — Т (см. рис. 33). Как уже отмечалось, на теплом и холодном концах теплообменника практически всегда существует разность температур &tx и А^г, обусловленная разностью удельных теплоемкостей и количеств потоков, а также конечной величиной поверхности теплопередачи. Чем ниже температурный уровень, на который рассчиты-

Вариантные расчеты позволяют построить зависимость коэффициента сравнительной эффективности теплообменника от его конструкционных и режимных параметров. Коэффициент сравнительной эффективности показывает отношение мощности теплообменника данной схемы к мощности противоточного теплообменника при тех же габаритных размерах, площади поверхности теплопередачи и входных температурах теплоносителей. Вариантные расчеты жидкометаллических теплообменников показали, что боковой подвод и отвод теплоносителя несущественно влияют на снижение общей теплопередачи. Объясняется это тем, что тепловые потери из-за гидравлических разверок компенсируются

Опыт эксплуатации станции показал, что механические характеристики ПТО удовлетворительные (см. [11] к гл. 3). Но в то же время с помощью теплового баланса установки (табл. 8.1), работающей на малых нагрузках, было установлено, что эффективность теплообменников составляла около 50 % значения, указанного проектантами, и около 35 % значения, полученного для полной поверхности теплопередачи и последних корректировок по теплоотдаче жидких металлов.

Отличительная особенность опреснителей «Нирекс», достаточно широко распространенных на дизельных судах,— применение пластинчатых теплообменников для испарителя и конденсатора. Пластины, разделяющие теплообмениваю-щиеся среды, показаны на рис. 77. Изменяя число пластин одного типоразмера, можно получить теплообменники с весьма широким диапазоном поверхности теплопередачи. В частности, фирма Нирекс все опреснители в диапазоне от 10 до 65 т/сутки комплектует всего из двух типоразмеров пластин. В пределах каждого типоразмера остальные элементы конструкции (рама, сепаратор, насосы и приборы) остаются неизменными. Благодаря этой особенности удается до минимума свести затраты труда на изготовление. Поэтому и стоимость опреснителей «Нирекс» меньше на 25—30% стоимости опреснителей с трубчатыми теплообменниками (см. рис. 91). Весовые и габаритные показатели опреснителей «Нирекс» весьма •близки к обычным.

где Л"п, Кс и К г — коэффициенты теплоотдачи пола, наружной стены и грунта, ккал/град-ч-м3; f , Fc и Fr— поверхности теплопередачи пола, стен

В соответствии с законом английского ученого И. Ньютона (1643—1727 гг.): количество тепла, передаваемого конвекцией в единицу времени (или тепловой поток), п р я м о пропорционально площади поверхности теплопередачи и разности температур жидкости (или газа) и стенки.

Из формулы (9) следует, что тепловой поток от нагревающей среды к нагреваемой через разделительную стенку прямо пропорционален площади поверхности теплопередачи и разности температур этих сред.

площади поверхности теплопередачи F, разности температур между водой и