Основы теплопередачи (Михеев М.А.) (1013624), страница 37
Текст из файла (страница 37)
118, где по оси абсцисс отложено значение —.„, по оси а ординат в -, а значение е выбрано в качестве параметра. 1д л ЛР дг лг л л1 ж ю, аа Рл ле 4ео Л1 — С~ААал1м'чае 'л з Фег. 118. а=У Йо „) Из фигуры видно, что с возрастанием термического сопротивления значение коэффициента теплопередачи снижается тем больше, чем больше было начальное значение йа.
В качестве иллюстрации этого вывода рассмотрим несколько числовых примеров. Пусть имеется теплообменник, в котором подогревается вода, и со стороны воды ае =5 000 ккал/м' час' С. Толщина стальной стенки 8=3 лог и 1,=30 икал мчас'С; 6 следовательно, -=1 !О-', /г =— 1 1 (21) 1 1 о 1 З а! Т ФА 1 + +. + Разделив левую и йравую часть этого равенства на йм получим: й 291 интенсиФикАпия ткплопегвдАчи 215 а) Если обогрев производится газом и а, = 40, то йо= ! — = —— 39,7 ккал/м'час 1 1 1 1 1 + + а~ ч 40 5000 39,7 39,7 !.!0-4.397 — 100 — — 39,7 Угм б) Если обогрев производится конденсирующимся паром и а,=10000, то ка = = 3 330 ккал/м'час' С 1 — +— 1О 000 5 000 в) Если обогрев производится конденсирующимся паром, ио стальная стенка заменена медной 1! =300) той же толщины, то а 0,ООЗ 300 /гр — 3 330 ккал/м' час'С 3 330 3 330 !+1.!о- .зззо !.озз 3240 = 0,97 йо.
Такие же результаты получим и по кривым фиг. 118. Из этих примеров следует, что при больших значениях к термическим сопротивлением стенки пренебрегать нельзя. Поэтому и в технических.изсчетах его влияние должно быть соответствующим образом учтено. Эти выводы применимы для оценйн влияния как термического сопротивления самой стенки, так и термического сопротивления отложений сажи и накипи. Так как коэффициенты теплопроводности накипи и в особенности сажи имеют низкие значения, то даже незначительный слой этих отложений создает большое термическое сопротивление. Слой накипи толщиной в ! мм по термическому сопротивлению эквивалентен 40 мм а 1 мм сажи — 400 мм, стальной стенки. Помимо снижения теплопереаачи осаждение накипи на стенке вредно еще и потому, что при этом повышается температура стенки.
В некоторых случаях это обстоятельство может оказаться причиной аварии. Поэтому при эксплоатации теплообменных устройств предохранение их от всякого рода отложений на поверхностях нагрева является первоочередной задачей обслуживающего персонала. 216 теплопиввдлчА Выявив частные термические сопротивления и зная законы их изменения, легко затем найти и решение задачи об интенсификации теплопередачи. Если частные сопротивления различны, то, чтобы увеличить теплопередачу, достаточно уменьшить наибольшее из иих. Если же все частные сопротивления одного порядка, то увеличение коэффициента теплопередачи возможно за счет уменьшения любого из сопротивлений.
Изменение каждого из них вызывает тем большее изменение теплопередачи, чем больше было первоначальное отношение этого сопротивления к остальным. При решении поставленной задачи большое значение имеет правильная компоновка поверхности нагрева. Последняя должна быть такой, чтобы действительные условия теплопередачи соответствовали заданию и чтобы во время эксплоатации они не ухудшались. Из вышеизложенного очевидно, что выявить узкое место теплопередачи и наметить способы его устранения возможно лишь на основе знания и анализа частных термических сопротивлений. Знание же только коэффициента теплопередачи или оощего термического сопротивления в этом отношении ничего не дает.
Вот почему при изложении курса мы не ограничились рассмотрением только процессов теплопередачи и рекомендацией значений А, а самым подробным образом изучили частные условия теплообмена. В самом деле, пусть имеются два совершенно одинаковых теплообменника. В результате их испытания оказалось, что для одного из них значение коэффициента теплопередачи равно й„а для другого й„причем й, '>А,. Имея только эти данные, невозможно установить причину плохой работы второго теплообмениика. Поэтому все испытания теплообмениых устройств должны проводиться таким образом, чтобы помимо коэффициента теплопередачи А можно было получить значения всех составляющих его величин а„а„>,, Г, и др. Знание этих вели чин позволяет выявить причину плохой работы теплообменника, наметить пути его реконструкции, обобщить результаты опыта и распространить их на другие устройства, аналогичные испытанному.
Но 1для того, чтобы определить значения а, н а„помимо температуры горячей и холодной жидкости необходимо знать еще температуру стенки — поверхности теплообмена. При испытании уже работающих установок в производственных условиях измерить температуру стенки не всегда возможноили сделать это очень трудно. В таких случаях из опыта определяется только коэффициент теплопередачи А; значения же а, и а, устанавливаются на основе известных уже закономерностей для элементарных явлений теплообмена. ТЕПЛОВАЯ ИЗОЛЯЦИЯ 217 й зо1 30. ТЕПЛОВАЯ ИЗОЛЯЦИЯ Если требуется снизить теплопередачу, то в общем случае для этого необлодимо увеличить термическое сопротивление. При этом достаточно увеличить какое-либо одно из частных сопротивлений, что может быть сделано по-разному.
В большинстве случаев это достигается путем нанесения на стенку дополнительного слоя тепловой изоляции. Тепловой изоляцией называется всякое вспомогательное покрытие, которое способствует снижению потери тепла в окружающую среду. Целевое назначение изоляции различно— зто или зкономия топлива, или создание возможности осуществления технологических процессов, или создание санитарныхусловий труда.
Подход к выбору и расчету изоляции в каждом случае должен быть различным. В первом случае на первый план выступают соображения экономического характера, а во втором и третьем — требования технологии и санитарии. Для тепловой изоляции могут применяться любые материалы с низкой теплопроводностью. Однако, собственно изоляционными обычно называют такие материалы, коэффициент теплопроводности которых при температуре 50 в 100'С меньше 0,2 ккал/мчас'С. Многие изоляционные материалы берутся в их естественном состоянии, например, асбест, слюда, дерево, пробка, опилки, торф, земля и др, но большинство их получается в результате специальной обработки естественных материалов и представляет собой различные смеси. В зависимости от технологии обработки или процентного состава отдельных компонентов теплоизоляционные свойства материалов меняются.
К сыпучим изоляционным материалам почти всегда добавляются связующие материалы, которые ухудшают изоляционные свойства. Ассортимент изоляционных материалов разнообразен. Миогие 'йз них носят специальные названия, например, шлаковая вата, зонолит, асбозурит, асбослюда, ньювель, совелит и др. Шлаковая вата получается из шлака, который расплавляется и затем паровой струей разбрызгивается. Зонолит получается из вермикулита (сорт слюды) путем прокаливания его при температуре 700 — 800'С. Асбослюда представляет собой смесь асбеста и слюдяной мелочи. Совелит является продуктом химического производства и т. д. Коэффициент теплопроводности материалов в сильной мере зависит от их пористости.
Чем больше поРистость, тем меньше значение коэффициента теплопроводности. О пористости материала можно судить по объемному весу (вес единицы объема, Ткг/мг), с увеличением пористости объемный вес материала уменьшается. При выборе материала для изоляции необходимо прини- 1г.7 теплопегьдлчл 218 мать во внимааие механические свойства материалов, а также их способность поглощать влагу и выдерживать высокую температуру. Если температура изолируемого объекта высокая, то обычно применяется многослойная изоляция — сначала ставится материал, выдерживающий высокую температуру, например, асбест, а затем уж более эффективный материал с точки зрения теплоизоляционных свойств, например, пробка.
При этом толщина асбестового слоя выбирается из тех условий, чтобы температура пробки не была выше 80ьС. Серьезным делом является изоляция объектов в сырых помещениях и при низкой температуре. При насыщении материала влагой его теплоизоляционные свойства резко снижаются. Для предотвращения этого явления обычно принимаются специальные меры; подробное освещение этих вопросов см. в специальной литературе.
В последние годы довольно широкое применение получила так называемая альфольевая изоляФпг. 119. Способы уплалпп ция. В качестве изоляции здесь альфоля ааоалугпныл пРьсло" используется воздух ивсязабота л „„сводится к умейьшению коэффи- циента конвеции и снижению теплоотдачи лучеиспускаиием путем экранирования алюминиевой фольгой (фиг. 119). До сих пор мы говорили об изоляционных свойствах отдельных материалов. Но когда материал наносится на объект, то вследствие примесей и способа нанесения изоляционные свойства материала меняются.
В этом случае правильное представление об изоляции дает не коэффициент теплопроводности материала, а коэффициент те:лопроводности всей конструкции в целом, который для практики имеет большее значение. Приближенно коэффициент теплопроводиости конструкции определяется расчетным путем. Однако, точное его значение можно определить лишь путем опыта. Последнее можно сдекак в лаборатории, так и в промышленных условиях (см. $46). Для расчета тепловой изоляции применяются обычные формулы теплопередачи, которые подробно были рассмотрены выше; все сказанное там относительно их упрощений полностью сохраняет силу и здесь. При расчете изоляции следует придерживаться следующего порядка.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
