Теплопередача и гидродинамическое сопротивление Кутателадзе С.С. (1013703), страница 49
Текст из файла (страница 49)
Число Рэлея Ра=ЯЬТЛ«Рг/и' !741. По формуле (10.1.4) <Хп>=0,55йаы4 0,55 174!О'=355; а=3,55 0,0278/0,01 10 Вт/и', лиаз 7 Л й. + О,)/О. = 1 + [ — В ~й(ВЛ) — !) = 1 + 0,31. То [,« При л= 10 рассеяние увеличится в 4 раза. Подробно тепловые расчеты радиоэлектронных систем приведены в [16.51, электрических машин — в [16.191. 71оверхности с повышенной интенсивностью конвективиого теплообмена конструируются так, чтобы уменьшить толщину пограничного слоя за счет локальных разрывов, обтекаемой поверхности или повысить интенсивность турбулентных переносов в непосредственной окрестности поверхности тепло- обмена [16.1, 16.2, 164, 16.10, 16.11, 16,14].
Повышение турбулентности достигается соответствующей геометрией, а также закручиванием потока теплоносителя вдоль его основного течения. На рис. 16.11 — 16.15 приведены данные о некоторых из таких устройств. Основным критерием целесообразности применения поверхностей с иовы. шенвым конвективным теплообменом является их технологичность для данного конкретного типа оборудования н воэможность уменьшения габаритов и материалоемкости при заданной тепловой мощности. Конечно, для конкретных условий могут иметь место и другие критерии выбора.
Если ие применять специальных форм поверхности теплообмева, то увеличение степени турбулентности как потока в целом, так и локализованно приводит к повышению гидродииамического сопротивления в большей мере, чем к увеличению теплопереноса. Однако существуют возможности получать и обратные, т. е. наиболее эффективные для теплообменных аппаратов, результаты (см., например, [16.101). В табл.
16.4 приведены соответствующие данные. В области 2000<)(е<5000, т, е. при переходном режаме течения, оптимальными являются значения Р,/11, 0,91 и Ьх/ьзз — — 1. Для этих значений параметров в табл 16.5 приведены отношения 5!и/Хп„и ь/ь„для труб с кольцевой накаткой. Подробнее см. [16.1, 16.2, 16,10, 16.11, 16.14[, а также авторские свидетельства [16.22 — 16.279 Дри пузырьковом кипении конструктивные изменения поверхности нагрева эффективны при малых тепловых потоках, когда а„,>а„„и низких дав.
лениях, когда из-за малого числа виртуальных центров парообразования тер могпдродинамика кипения становится нестабильной. Рис. 16.10. Радиоэлемент с металлическими про- водниками 315 Т а 6 ли ц а 16.4. Интенсификация однофазной вынухеденной конвекцнь в трубах с кольцевой накаткой (рнс. 16.!В,а) во отношению к гладкой труое аля 0,6<рг<50;51и=141нтгйцгл, 4=~4„ не= 1О' не= 2 1а не= 4 1О йе = 10' йе = 2 10* де =4 1О' РИР ип ы ) с Мп бх!Р =.0,25 Лх/Ра=0,5 1,22 1,16 1,45 1,40 1,08 1,20 1,40 1,65 1,95 1,11 1,1б 1,27 1,40 1,12 1,28 1,43 1,60 1,75 1,45 1,55 1,72 1,70 2,031 1,82 2,391 1,96 2,40 2,90 3,40 4,13 4,08 6,20 7,45 2,85 3,45 4,38 5,60 6,80 8,30 10,00 2,08 2,20 2,32 2,40 2,50 2,60 2,68 0,89 2,38 0,88 2,48 0,87 2,54 0,86 2,62 2,66!10,00 2,75~ 9,00 2,80~ 2,72( — ( 2,75 П р и м с ч а н и я: 1 Число йс опрслелястся по диаметру гладкой части трубы и скор сти темина н этой области 2 Коэооипг~снг тспл о~дачи отнесся к папсркности с диаметоом Рг, т.
е. без учета се изменения турбулизяторами 3 Индекс гл о носит я к т пению а гладкой трубе 316 1 0,99 0,98 0,97 0,96 0,95 0,94 0,93 0,92 0,91 0,90 0,89 0,88 0,99 0,98 0,97 0,96 0,95 0,94 0,93 0,92 0,90 0,89 0,88 0,99 0,98 0,97 0,96 0,95 0,94 0,93 0,92 0,91 0,90 1 1,25 1,55 1,80 1,98 2,14 2,30 2,43 2,54 2,60 2,65 2,65 1,23 1,50 1,70 1,88 2,05 2,20 2,32 2,40 2,54 2,58 2,58 1,13 1,27 1,41 1,57 1,69 1,81 1,93 2,06 2,17 2.27 1 1,45 1,88 2,36 2,84 3,28 3,80 4,20 4,70 5,20 6,80 6,32 1,34 1.68 2,04 2,40 2,90 3 45 4,00 4,70 6,30 7,30 8,50 1,05 1,10 1,15 1,25 1,40 1,80 2,44 3,05 3,72 4,52 5,62 7,00 10, 00 1 1,30 1,55 1,80 2, 00 2,20 2,35 2,50 2,64 2,75 2,80 2, 85 2,87 1,28 1,52 1,75 1,92 2,08 2,26 2,40 2,54 2,69 2,70 2,72 1,13 1,25 1,40 1,55 1,65 1,82 1,95 2,09 2,21 2,38 2,48 2,60 2,70 2,81 1 1,36 1,72 2,20 2,76 3,30 3,85 4,36 5,00 5,60 6,30 7,10 1,12 1,40 1,70 2,10 2,90 3,60 4,50 5,30 7,20 8,20 9,23 1,07 1,15 1,20 1,30 1,46 1,72 2,08 2,80 3,76 4,80 5,90 7,30 9,95 1 1,32 1,60 1,85 2,08 2,28 2,43 2,58 2,68 2,77 2,80 2,80 2,80 1,65 1,86 2,06 2,24 2,38 2,50 2,68 2,70 2,70 1,15 1,30 1,45 1,61 1,73 1,86 1,98 2,13 2,23 2,35 2,45 1 1,32 1,72 2,20 2,74 3,35 4,10 5,66 6,40 7,16 8,10 1,80 2,30 3,04 3,80 4,60 4,45 7,28 8,50 10,10 1,ОВ 1,16 1,27 1,50 1,85 2.30 2,94 3,50 4,30 5,50 6,90 8,25 ! 1,35 1,62 1,88 2,10 2,28 2,43 2,58 2,70 2,78 2,82 2,82 2,82 1,25 1,48 1,71 1,92 2,!2 2,22 2,37 2,49 2,67 2,70 2,70 1,15 1,34 1,54 1,70 1,85 1,97 2,05 2,21 2,32 2,41 2,52 2,60 2,67 1 1,20 1,62 2,15 2,68 3,22 4,15 5,20 6,24 7,36 8,22 9,20 1,20 1,48 1,81 2,36 3,05 3,90 5,00 6,16 8,56 9,90 11,50 1 1,37 1,70 1,95 2,16 2,37 2,56 2,58 2,78 2,84 2,88 2,92 2,96 1,28 1,55 1,80 2,04 2,24 2,38 2,50 2,61 2,77 2,81 2,85 1 1,20 1,60 2,08 2,74 3,40 4,20 5,15 6,18 7,40 8,80 !0,30 1,20 1,45 1,88 2,50 3,22 4,08 4,92 5,90 8,13 9,65 10,50 1,07 1,28 1,53 1,85 2,20 2,61 3,07 3,52 4,04 4,76 5,80 7,20 9,50 1 1,38 1,75 2,06 2,25 2,45 2,63 2,79 2,92 3,00 3,08 3,12 3,12 1,32 1,61 1,88 2,10 2,28 2,45 2,61 2,74 2,92 2,98 3,00 1,90 2,08 2,21 2,35 2,47 2,57 2,661 1 1,17 1,50 2.05 2,70 3,50 4,45 5,45 6,60 7,80 9,08 !0,56 1,08 1,37 1,73 2,25 2,97 3,81 4,80 5,78 8,30 9,80 11,60 нц уаа бап пап гаа геа гаа аа ап га гп уп рп аа уп гаа гап апа НЕ 7П-З Рис.
16.1!. Теплообмен в трубах типа конфузор-диффузор Наараалаааа а,, град патака Ла,мм Линии ,. град тж с,— 7. Π— П 3.7 ° — 7, о — П 1,9 1 л — 7, ° — П гят ааа б 13 б,б 3,4 2 Об 317 Одним из хорошо проверенных способов интенсифнкации кипения является применение лористьж покрытий.
На таких поверхностях значение и„, воз. растает в 5 — 10 раз по сравнению с кипением на гладкой поверхности при О=!бенц уменьшается АГ закипания, процесс ннпения с~ановится стабильным при малых д и р. Эти эффекты в основном определяются процессами термогидродннамики внутри пористого слоя. Капиллярная структура такого слоя облегчает условия образования паровых зародышей, улучшает подвод тепла к формирующемуся паровому пузырю через жидкий микрослой, препятствует преждевременному сыыванию пузырей конвенцией жидной фазы, увеличивает число виртуальных и действующих центров парообразования и приток к ним жидкой фазы.
В такой капиллярно-пористой структуре процесс парообразования происходит главным образом в ее объеме, а не на внешней поверхности. По данным А. В. Боришанской и Г. Н. Даниловой для интенсификации уга В Га гр гП 80 уа' Рис. 16.!2. Теплообмен в трубах со спиралями диа- метром 13,8 мм; проволока п=з мм, шаг 1, мм: ° — 20, сз — зо, гт — 43. ь — 001 л=з мм, 1, мм: 1з — 2а А-421 я=о з мм, 1, мм; Х вЂ” Ш в.
!й — 20,„"— ЗО; Ю В=Оде мм, 1=2О мм; + — гладкая труба, 1 — по уравнению Ми=0,02 Неа а кипения хладоиов 22 и 212 наиболее эффективно злектродуговое покрытие металлическим порошком [253<го<293 К; 2<0<30 Вт/ма! при толщине слоя 6 =0,16л и гре,=0,37; слой, образуемый спеканием, наиболее эффективен при 6е,-0,156л и ф=-0,46! диаметр частиц металлического порошка 0,06<В<0,! мм. Таблица 16.5, Интенсификация теплообмена и каналах типа, показанного на рис. 16.5,п, в области ламинарно-турбулентного перехода 2510 1580 7950 2000 3!60 3980 5000 6300 Р!07!х!пгл 2,06 0,94 1,85 1,93 2,05 1,99 1,90 1,4! вг вгл 2,55 2,01 2,28 1,95 1,26 2,09 2,42 1,48 318 уап вп вп гп ба гпа гвп убп ура ггп упп вп ва уа ба О О 2 'О О.
О О О й О с О О О 2 "' О. у сс О -О О О 2 О О О О О с О О с 2 О с О с ОО 2 О О 'с д О О О О О сс О да сс О -2 Ос .с с О а О а О О О О О 2 с а О О О О О О 2 2 О о 2 О К О, О О О. О. О О 2 О с" О О О О с с Е, с: О О ос х О. О О О О О. Й и с О О О о М ф с з" О О к О ~О ы И О а О К О О ЮО ы О О О С Оа с "й и М с В Ф 2 Сан тола уа у у г о 7 243~ 2 у Х 7 уп'а~6д3 Рис.
16.16. Теплообмен при конденсации хладона !! !2 при е=сопМ на одиночной трубе (1) и аа пакете оребренных труб (2, 3): / — Пе'=0!в=53; 2 — 150; 3 — 400 <йи"> г 2422 2 о л утт2 о у у 2433 йе' Рис. 16.!7. Теплообмен при конденсации хладонов на пакетах гладких (1) и орсбренных труб: 2 — относительное расстоннне между ребрами а!бе 9,9, чясло труб в пакете л=!0, 3 3 — а(бея — — 034, л=а; 4 — расчет по Нуссельту; длн 2 и 3 Ыеея от; Ще я=п4 для таких покрытий при 2 104<0<2 10' Вт/ма! 1,5 10'<р<1 104 МПа; О,! «р„<0,4 пк„„С(тр т(1 ) б, )о,а!та,и,!а,ат (16.6.2) где б,а-=-б,./6 — отношение характерной толщины пористого слоя к напиллярному масштабу; для хладонов к 22 С=2,46 и для Я 2!2 С=2,41.
При этом коэффициент а,н„для неоребренных труб увеличивается н 10 раз, а для оребреиных в 5 раз по сравнению с гладкими поверхностями. 320 С« Щ ~/ «3 Ч « фо 4«й «.'с ю 3ю ~й ф ф «3 О ф о со 11 ф Ф' 9" о Ьа ф 3. '1 ' ! О3 О Г а а о р у ~ и И ф ф ы «4 о« о о 4« 'О ф фд фф а В 6 ю ф ЮИ ООО цй 32! 2 ! — 6637 О.
О И з ф ж о о ° 4 «4 Б ф О Й 3 Ю 3 Юф ьа «:с ю ЮЮ 3 Ю О О. О, Ю « О Ю Ю Ю Ю 3 Ю Ю « Ю «' Р. .я ~/ о с«ф сс 43 - 'ч' фв О «3 «а У ~,/ со сч о о «3 Я - ь М ~/ д !«ф !а сф ~/ «Ю !а 11 !Я сэ 11 со о Е 11 О,.а «о ф Я ф ЮЯЮ о 3О 11 ф й~ 11 !с~ С3 11 !С3 Ч «3 ~/ «' О Ч а«а« «а О о - 43 М «" О М о 1 43 О со щ 11 о Л Зф«ф фо ф ф ф ф $ фд о О О 33 ф О.
Я ф ф д$ ! При пленочной конденсации чистого пара интенсификация теплообмена существенно зависит от многих факторов, влияющих по-разному. Так, поверхностное натяжение вызывает зависание конденсата в межтрубном пространстве, т. е, снижает теплопередачу, а развитие поверхности охлаждения за счет оребрения повышает общий тепловой поток. При этом могут существенно меняться и фундаментальные связи между числами !ч(п* и йе'. Некоторые экспериментально обоснованные данные В. П. Исаченко, А. П.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
