Оглавление:
Система пористого охлаждения
- Схема пористого охлаждения показана на рисунке. 16.2. Стены, очищенные от горячих газов, выполнены из пористых материалов. Охладитель продавливается через него в направлении горячего газа-газа или жидкости. При использовании в качестве охладителя газа охлаждение называется выпотом*, а при использовании жидкости-конденсатом*. Проходя через поры, охладитель получает тепло от стенок, а когда он достигает поверхности, это ухудшает теплообмен между горячим газом и воздухом. wall. So, с одной стороны, условия теплопередачи от горячего газа к поверхности стенки затруднены, а с другой стороны, тепло, полученное стенкой, возвращается в поток охладителем.
Оба эти фактора приводят к снижению температуры стенки. Температурное поле пористой стенки показано на рисунке. 16.2.Охладитель получает некоторое количество тепла через теплопередачу, прежде чем он войдет в стену. Проходя через стенки, охладитель контактирует с напитком большой поверхностью, и его температура приближается к температуре стенки. Чем больше внутренняя толщина пористой стенки и коэффициент теплопередачи, тем меньше разница температур между стенкой и выходным охладителем В общем случае температуру выходного охладителя и температуру слоя газовой стенки определить невозможно.
Эту величину затем можно ввести во второе уравнение и решить его относительно температуры, если Рп известно. Людмила Фирмаль
Охладитель, выходя из пор под углом к основному потоку газа, взаимодействует с пограничным слоем этого потока, от которого он получает тепло и частично перемешивается. Таким образом, стеновой слой газа является * Утечка-поток газов через пористые стенки; Температура выше, чем температура охладителя в выходном сечении. Температурный градиент пограничного слоя определяет конвективный тепловой поток от горячего газа к wall. In кроме того, высокотемпературные газы могут передавать тепло к стенкам с помощью излучения. При использовании в качестве охладителя жидкости возможны различные режимы охлаждения.
Если поток жидкости невелик, то она закипает в порах, но только часть охлаждаемой поверхности покрывается жидкой пленкой, что и делает охлаждение unstable. At при чрезмерно высоких скоростях потока в охладителе часть жидкости уносится потоком газа, не испаряясь на поверхности. Если он больше газа, то коэффициент теплопередачи между жидкостью и внутренней поверхностью пористой стенки(особенно при достижении жидкостью температуры кипения) способствует сближению температуры стенки и температуры охладителя на ее выходе. При конденсационном охлаждении часть тепла, поступающего к стенкам, поглощается при испарении.
Пористое охлаждение уменьшает сопротивление трения потока горячего газа к стенке примерно в той же степени, в какой уменьшается коэффициент теплопередачи. Кроме того, мы рассмотрим задачу определения температуры горячей поверхности пористой стенки при распылительном охлаждении. Оценим радиационный конвективный теплообмен между горячим газом и стенкой по коэффициенту а*.Если пренебречь теплопроводностью стенок вдоль поверхности, то в стационарном режиме теплопередачи тепло, переносимое на поверхность, расходуется только на увеличение энтальпии охладителя системы.
В случае высокоскоростного газового потока тепловой баланс на квадратный метр со стороны стенки выражается формулой: (16.20 утра)） Где§ 5-массовый расход охладителя, кг!(M * * S)»,-I»-о-изменение энтальпии охладителя в системе. Я-полная энтальпия горячего газа. Если разница между температурой 1₀ и 1S проигнорирована, то есть установлена в 0 = 0(см.
- Рисунок 16.2), то эта формула производит один выстрел Коэффициент теплопередачи, подлежащий учету. Прямая зависимость между температурой стенки и плотностью массового расхода охладителя^： (16.21） Изменение температуры вдоль температуры 1Sh и толщины стенки можно рассчитать без введения простого предположения, что температура 1₀ и 1Sh равны, но вы получите громоздкую формулу. В конденсированном водяном охлаждении, поскольку коэффициент теплопередачи внутри стенки больше, чем при охлаждении распылением, температура охладителя может достигать температуры стенки даже до достижения поверхности.
Температурное поле стенки при конденсационном водяном охлаждении показано на рисунке. 16.3.Температура горячей стенки при охлаждении конденсата ограничена температурой кипения жидкости, И. Предполагая, что вся жидкость испаряется с поверхности, тепловой баланс на квадратный метр стены можно представить следующей формулой: (16.22） / И.)= v’o * h Где Д (о=с (1Ш-I») + g-изменение энтальпии теплоносителя в системе. g-теплота испарения жидкости. Поэтому плотность массового расхода охладителя, необходимая для обеспечения температуры выбранной стенки, определяется по формуле (16.23） Рассмотрим температуру пористых стенок, предполагая, что сила теплопередачи внутри пор бесконечно велика.
В действительности новейшие измерения показали, что в турбулентном потоке имеется определенное количество турбулентности непосредственно у самой поверхности. Людмила Фирмаль
Таким образом, температурное поле стенки и протекающий через нее хладагент совпадают, а поток хладагента, приближающийся к холодной поверхности стенки, получает тепло только за счет тепла conduction. It также предполагается, что тепло проходит через стенку через стенку и проходит только через каркас из пористого материала, а теплопередача через охлаждающую ячейку не учитывается. В поперечном сечении пористой стенки, отстоящей x от начала координат (рис. 16.4), температура I стенки и охладителя, а также плотность теплового потока равны 73 (16.24） Где Х — теплопроводность пористых материалов.
Расчет §^ с учетом конвективной части коэффициента теплоотдачи Значение температуры в разделе x + 1x может быть найдено путем расширения I в серии Тейлора. Ограничено 2 членами серии, половина (16.25 )） Разница в тепловом потоке в сечении x и x + Lx расходуется на увеличение энтальпии охладителя 1 ⁽ ⁽’2⁷ > > Здесь » — это теплоемкость охладителя. Формула (16.27) принимает вид ^ 1_5±.= ° , (16.28） ___- — Да, — сказал он. на Х1 Форма решения уравнения (16.28) имеет вид / = C,+ C, пример (16.29） условие I = I для границы стенки при x = 0!,; если x = 6 I = 1Sh — можно определить интегральную постоянную. Если подставить интегральную константу уравнения (16.29)、 (в * Л-1） (е * *-1).
Учитывая тепловой баланс слоя охлаждающей жидкости переменного тока по толщине (x 0, рис. 16.4), можно написать дифференциальное уравнение для температуры охладителя (16.31） Это будет соответствовать формуле (16.28).Здесь C = (k₀ — теплопроводность охладителя).Форма решения этого уравнения имеет вид Ф ’= С + С Е ^. (16.32） Граничные условия сформулированы следующим образом: х = 0. 37 = х; когда Х-ЕАС Граничное условие позволяет найти интегральную постоянную СЗ-ИО.
Подставляя эти константы в (16.32), получаем уравнение. + ’(16.33） если x = 0, то Γ= 1y, то используя это условие, получим из Формулы (16.33 Р» = Ро + — ^- (16.34） Эта формула позволяет исключить C из (16.30) и получить конечное выражение для температурного поля Согласно расходу потока охладителя на квадратный метр поверхности, котор нужно защитить, пористый охлаждать более эффективн чем конвекция (открытая система), фильм или охлаждать барьера. Но его применение связано с изготовлением пористых стенок. И при эксплуатации таких систем、 Примите меры по очистке охладителя, чтобы предотвратить засорение отверстия.
Смотрите также:
| Тугоплавкие теплоизолирующие покрытия | Пленочное охлаждение |
| Аблирующие покрытия | Заградительное и комбинированное охлаждение |
