Оглавление:
Оребренные поверхности
- Уже много лет известно использование ребристых поверхностей для достижения высоких тепловых нагрузок при нагреве, радиатор автомобиля состоит из пучка труб, по которым циркулирует горячая вода от двигателя, передавая тепло окружающему воздуху. Труба вставлена в ряд параллельных отверстий плиты для того чтобы извлечь жару от стен трубы и возвратить ее к воздуху принудительной конвекцией. Некоторое количество тепла передается непосредственно от стенки трубы к воздуху, но большая его часть передается через пластину. Название «радиатор» не отражает сути устройства, так как количество тепла, передаваемого излучением, высвобождает лишь малую часть от общей теплопотери.
Ребристая трубка имеет круглое или спиральное поперечное ребро, продольное ребро в виде пластины, которая проходит вдоль трубки, прикрепленной к внешней поверхности, и игольное ребро, которое представляет собой небольшую иглу или полоску, прикрепленную одним концом к внешней поверхности трубки, как щетка. Ребра могут быть сварены или припаяны к трубе, причем из того же металла, что и труба, или из другого металла. Ребра могут быть сформированы непосредственно из металла толстостенной трубы.
В веществах с более сложной структурой, таких, например, как кристаллы, движения атомов превращаются в колебательные движения всего каркаса кристалла. Людмила Фирмаль
Ребра трубы обычно находятся только снаружи. Поверхностные ребра существенно не увеличивают тепловой поток во всех случаях. Это можно проиллюстрировать следующим примером: сумма сопротивления теплопередаче равна обратному произведению поверхности на коэффициент теплопередачи, определение которого было дано в секундах. 23. Для систем, содержащих 2 жидких сопротивления и металлические стенки, эта зависимость имеет вид: (29.15)） Значение термина а 1Т играет роль только в случае коаксиальной металлической поверхности, принимая во внимание сопротивление металлической стенки. Однако сопротивление металла обычно не велико, поэтому в данном случае мы будем игнорировать.
Видно, что влияние внешней поверхности ребер сводится к увеличению L0 и, следовательно, уменьшению сопротивления теплопередаче жидкости вне трубы. Если коэффициент внешней теплопередачи очень мал, а внешнее сопротивление намного больше, чем сопротивление металла или внутреннее сопротивление, то общее сопротивление уменьшается примерно пропорционально увеличению Ao. So, с введением ребер, внешняя поверхность теплопередачи может быть увеличена в 2 раза, а импеданс может быть уменьшен почти в 2 раза. half. An примером может служить нагрев воздуха, который обтекает внешнюю ребристую поверхность медной трубы, из которой конденсируется пар.
И наоборот, если коэффициент теплопередачи возмущенной поверхности А0 высок, а коэффициент теплопередачи внутренней поверхности мал, то внешнее сопротивление будет составлять небольшую часть от общего. Если умножить внешнюю поверхность на 2, то сопротивление и без того незначительное уменьшится вдвое, поэтому общее сопротивление уменьшится незначительно. Это происходит, когда в предыдущем примере пар конденсируется на внешней поверхности ребра трубы, а воздух или другие газы проходят через трубу.
Эти 2 дела были рассмотрены в деле 29.Однако движение между реберными костями часто происходит с относительно высокой скоростью, и их присутствие все еще может быть полезным, если осадок не забивает все пространство между костями. ■ Он устойчив к пятнам. Если, Oy мал по сравнению с другими элементами、 По мере того как поверхность Lo увеличивает, общее сопротивление уменьшает значительно. Пример 29.3. Воздух должен нагреваться за счет конденсации пара в теплообменнике. Коэффициент теплопередачи воздуха составляет 49 ккал / м2’н-град, а коэффициент теплопередачи от конденсационного пара-4880 ккал / м * -ч-град. Найти тепловой поток с длиной трубы ккал / ч-м в следующих случаях: a.
пар конденсируется в медной трубе диаметром 19 мм, а воздух движется по внешней поверхности. Труба не имеет ребер. b. то же, что и «А», но в трубе есть плавник. c. пар конденсируется на внешней поверхности ребристой трубы, а воздух поступает внутрь. Предположим, что разность температур составляет 55,6 градуса, а сопротивление металлических стенок теплопередаче во всех 3 случаях пренебрежимо мало. Наружная поверхность ровной трубы длина трубы 0.060 mChm, и внутренняя поверхность труба 0.05 2 mChm length. In в ребристой трубе имеется 1 круглое ребро высотой 1,3 км на 630 метров в длину. Полая наружная поверхность трубы и ребер составляет 0,164 м2 / м.
Вышеуказанный коэффициент теплопередачи принимается постоянным для каждой среды во всех 3 случаях. A. ровная труба; пар в трубе; воздух вне трубы: сопротивление пара= 0.00394 h-deg / kcal; сопротивление воздуха AV avB049 ^ 060 4,880-0,052 = 0,3401 Н-град / ккал; 2 I = 0,344 h * град / ккал; ’=^T = ^ = 162 ккал / ч- b. трубка с ребрами; пар в трубе; воздух вне трубы: сопротивление Пара составляет 0,00394 Н-град / ккал. Сопротивление воздуха составляет= 0,1244 ч ’ град / ккал. Один 49-0.
- Сто шестьдесят четыре 2 I = 0,128 h * град / ккал; 55.6. — =434 ккал / ч трубка с ребрами; воздух в трубе; пар вне трубы: сопротивление 2 I-0,392 h * град / ккал «、 «=- 7gUg = 142 kcl ’ 4- в случае «в» ребра уменьшают основное сопротивление и значительно увеличивают тепловой поток по сравнению со случаем»а».Однако в случае»с» эффект ребер просто уменьшается, и сопротивление пара еще больше уменьшается. Это не имело значения даже с гладкой поверхностью. Основное сопротивление, которое является сопротивлением воздуха, сосредоточено внутри трубы, которая имеет меньшую поверхность, чем внешняя поверхность гладкой трубы.
Поэтому полное сопротивление в случае»с»с ребристой трубкой больше, чем в случае»а«с гладкой трубкой. Эффективность работы fins. In пример 29.3, мы проигнорировали сопротивление металлической стенки, но этот прием не всегда оправдан. Ребра высотой 25 мм и толщиной в несколько десятков миллиметров встречаются довольно часто, но даже если они изготовлены из меди, они проявляют большую устойчивость к теплопередаче. Конечно, это сопротивление больше, если сопротивление жидкости мало. Количественная оценка эффекта оребрения проводится с использованием коэффициента оребрения.
Поскольку тепло как энергия связывается с поступательным, вращательным и колебательными движениями молекул, атомов и их составляющими, то теплопроводность совершенно определенно может быть отнесена к этим видам движения. Людмила Фирмаль
Это значение определяется как отношение истинного теплового потока к потоку, который должен быть получен, если общая температура ребра равна температуре основания, то есть температуре наружной цилиндрической поверхности трубы. Коэффициент плавника может быть вычислен математически, как показано в Примере 29.4. Тепловой поток от поверхности трубы к жидкости может быть выражен следующей формулой: д = ал / Р)/ Д ^ 4-АА / Д2 (29.16） Где A / — поверхность ребра. C / — коэффициент ребер; Ag-поверхность трубы между ребрами.
А-коэффициент теплопередачи, который предполагается постоянным во всех точках на поверхности ребер и труб; д / — разность температур между основанием ребер и жидкостью; Формула (29.16), записанная в виде закона Ома, принимает вид: 。 Один ———— а(л / т | / — Ле） (29.17). Здесь знаменатель имеет размер resistance. In уравнение полного коэффициента теплоотдачи Л * о, относящееся к внешней поверхности, уравнение(23. 15) введите абзац-есть、 — 0, исчезнет через. >Где Lo-сумма 4/. О (•_g л / Т1 / ) 29. 9.Коэффициент полезного действия круглых ребер постоянной толщины[50] а — ^-1.01 Р си.«- 1.4） _ A = 1 A- д — „= 2.0) е — „= 3.0; х “ = 4.0. Пример 29.
В 4-х анализируется простой случай, и график для определения коэффициентов круговых ребер показан на рисунке 8. 29.9 Образцы. 29.4 Воздух при температуре 21,1°с обтекает продольные стальные ребра высотой 25,4 мм и толщиной 3,2 мм. Коэффициент конвективного теплообмена с воздухом, обтекающим ребро, постоянен по его длине и равен а = 73,2 ккал / м * * ч * град. Теплопроводность материала ребра составляет 37,2 ккал / МН, а температура основания-121,1°С. рассчитайте коэффициент ребра и тепловой поток на длину 1 м, считая, что температурный градиент поверхности, параллельной основанию ребра, не является значительным. На рисунке показана линия. 29.10.
Сначала опишем материальный баланс бесконечно малых элементов шириной u (3,2 мм), высотой dx, длиной 1 м. (1） — Да? (2） Подвод тепла по теплопроводности равен 。 ＆ Скорость тепловыделения по теплопроводности равна ( * +■＆*）• Скорость отвода тепла конвекцией равна α “ 2 (I-21.1). Устойчивый процесс（1）-（2）4>（3）в случае следующих дифференциальных уравнений: 2 нет. При решении уравнения(4), 1-21A = C1eax + C ^ — ax, для удобства、 ■ , a (\и Cr-любая константа? Последний вычисляется в соответствии с 2 граничными условиями. Максимальное значение 1 для x = 0 i-121.1 b. Так… 100 = ^ 4 -^. 6.
Она заключается в том, что теплопроводность подводимого сверху тепла равна Пожалуйста, простите вызов, вызванный конвекцией. Это равенство Если вы присваиваете соответствующее значение выражения (5) выражению (7)、 -Х(С1Е е ^ — C2ae» Аа)= а(C1eax-БЦ’2e топор). Аллея a =(etg’emhvg),, = 35.1 если x = 0.0254 a = = 0.891. Таким образом, 2-е уравнение (\и C2 −37.2■35 (СХ Е0. 81-С, Е ’- 81 = 73.2 (СХ Е «1 + ХГ Е» 1). Решения уравнений(6) и(8)、 б?！ 13.1; С2 = 86.9. Бесконечно малые элементы 29. 10.Продольные ребра на сегментах труб круглого сечения (пример 29.4). 2-е граничное условие: скорость движения реберной кости (x = 0,0254 м) (3） (4 )） (5） Здесь.___ I =а*(*хоо, от» 21 ′ 1″） х-о.
Однако, легко найти скорость подачи тепла по теплопроводности к основанию ребер. Это также будет равно общей потере тепла. Таким образом, суммарные теплопотери составляют 4 = = 37.2•0.0032•35.1•（13.1-86.9）= 308 ккал / ч * м * длина. Полная потеря тепла при 121,1°C H = а（121.1-21.1）= 73.2•（0.0254 −2 + 0.0032）х X (121.1-21.1)=длина 395 ккал / ч * м.
Смотрите также:
