Адиутори Е.Ф. - Новые методы в теплопередаче (1062108), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Те, кто признает, что старая теория является достоянием прошлого и должна быть заменена новой теорией, могут пропустить эту часть задачи 1 и приступить к следующему разделу. Сиавияа бб ПЕРЕХОДНЫЙ ПЕРИОД В задаче 2 иллюстрируется использование новой тебрии теплопередачи применительно к статическим задачам проектирования и расчета установок. В ней также иллюстрируется подход к теплообмену на протяжении переходного периода от старой теории к новой. (Судя по аналогичвым переходам в прошлом, длительность данного переходного периода, составит, по мнению автора, от 10 до 30 лет.) В течение переходного периода из литературы берутся исходные данные, полученные с помощью старой теории.
Прежде чем выполнять какие-либо расчеты, их следует привести к виду, соответствующему новой теории. Например, в течение некоторого времени корреляционные соотношения для тецлоотдачи будут приводиться в литературе в прежнем виде Ъц = ~(""')в('('")' (3.14) Мы будем принимать этикритериальные соотношения старой теории как лучшие из имеющихся (пока не будут получены корреляционные соотношения новой теории, основанные на фактических данных). Однако, прежде чем выполнять какие-либо расчеты, мы будем преобразовывать старые соотношения к новому виду ч( дТ). Хотя такое преобразование выполняется легко, следует предостеречь от реальной опасности, заключающейся в том, что исследователь, получивший данное соотношение, просто мог не знать, что Ь является функцией д Т, и следует не забывать о том, что придеться столкнуться со многими процессами теплопередачи, описанными в литературе в предположении независимости Ь от д Т, тогда как в действительности Ь может существенно зависеть от ЬТ.
С моей точки зрения нельзя делать выводов о независимости Ь от д Т хотя бы потому, что исследователь обрабатывал данные в яредяолошеяяя, что Ь не является функцией дТ, даже если полученное соотношение обеспечивало "удовлетворительное согласие". Только после получения и анализа, данных и сравнения их с преобразованным критериальным уравнением можно с доверием отнестись к со- Глава 3 бб отношениям, полученным исследователями с помощью старых методов теплопередачи. К сожалению, такое сравнение возможно нечасто, так как в старой теории исходные данные публикуются редко.
(В новой теории исходные данные будут публиковаться всегда.) ОБЛАСТИ ТЕПЛООБМЕНА И МЕТОД РАЗМЕРНОСТЕЙ В НОВОЙ ТЕОРИИ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ В старой теории исследователи обычно разделшот йелинейные процессы на довольно узкие области (режимы) и получа1от для каждой из них более или менее линейное корреляционное ссотношение.
В результате нередко оказывается, что нелинейность в пределах данной области не учитывается таким соотношением и. следовательно, увеличивает разброс экспериментальных данных. Кроме того, размеры каждой области обычно определяются не на основании физических изменений в протекающих процессах, а возможностьщ или невозможностью согласования экспериментальных данных с заранее полученной моделью. чаще всего с помощью метода размерностей. В результате такой взаимосвязи мэжду областями и методом размерностей, ширина области оказывается гораздо уже, чем необходимо для отражения того факта, что корреляционное соотношение, полученное с помощью метода размерностей, просто не согласуется с экспериментальными данными. Вместо того чтобы отказаться от такого соотношения, исследователь просто ограничивает ширину области, чтобы обеспечить "удовлетворительное согласие" между по« лученным соотношением и экспериментальными данными.
Кроме того, если ширина области уже крайне мала, исследователь может даже приписать обнаруженное расхождение влиянию неучтенных в эксперименте параметров и заключить, что для обеспечения лучшего согласия между экспериментальными данными и несколько более сложным корреляционным выражением, полученным с помощью дополнительного анализа с привлечением метода размерностей, необходимо учесть и измерить эти неучтенные переменные в последующих экспериментах. Сиавяка 57 ЗАДАЧА 2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ КОМПОНЕНТОВ ТЕПЛООВМЕННИКОВ С ПОМОШЬ(0 НОВОЙ ТЕОРИИ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ Формулировка задачи Сформулируйте задачу 1 с помощью новой теории теплопередачи. Преобразование исходных данных 1.
Уравнение (3.7) переписывается в виде ч = /(параметры системы)Ь Т. (3.15) Рассчитав эти параметры для теплоносителей "масерм А" и "масерм В" применительно к условиям теплообменника при расхо- дах, соответствующих техническому заданию, находим дл = 3780 Ь Т„Вт/м, ч = 5360 сТв Вт/м ° (3.16) (ЗЛ7) 2. Корреляционная зависимость Л (сТ ) (фиг.
3.2) приведена к видУ чс( дТс) (фиг. 3.3). В заключение заметим, что введение областей теплообмена и соответствующее увеличение числа соотношений, основанных на методе размерностей, во многом препятствует пониманию нелинейных процессов и делает фактически невозможным эффективное проектирование и расчет установок, в которых протекают нелинейные процессы.
В задаче 2 при рассмотрении нелинейного процесса теплоотдачи к теплоносителю "масерм С" мы не вводим ни областей, ни чего либо еще, хотя бы отдаленно напоминающего корреляционные соотношения, полученные на основании метода размерностей. Как мы увидим в последующих главах, новая теория теплопередачи не имеет ничего общего ни с разбиением процессов теплообмена на отдельные области, ни с методом размерностей. Глава 3 4 4 ле лт,,'с Фиг. З.З. 3.
Тепловые потоки через стенки, изготовленные из четырех различных металлов, описываются выражениями т 1 = (1,9/Ц(ЬТ„) Вт/м~, тметалл 2 = ( ' 3/ )( и1' м 3 = (41/Б)(ЬТ,) Вт/м~, тметалл 4 = (204/Ь)(Ь Т„~ Вт/м ° (3.18 а) (3.18 в) Проектирование и расчет теплообменника А/В с помощью нового метода (ответы на вопросы учеоника, стр. 82) 1.
Путем анализа фиг. 3.1 и использовании закона потоков, сформулированного на стр. 44, а также уравнении (3.4) получаем Чл= те= тв (3.19) 59 Снаника (3.20) ТЛ вЂ” ТВ = Ь ТЛ + Ь Т + Ь Тн = ЬТ~ ° 4 + о+в 6815 204 9655 (3.21) (3.22) 4= 3770 аТ, Вт/мл Далее (3.23) ')теплообм тАтеплообм ~задан Объединяя (3.22) и (3.23), получаем '(теплообм = ~задан l3770ь Твм (3.24) Согласно уравнению (3.24), минимальная площадь соответствует мак- симальному значению с Т, и равна А „„= 10000/3770 145 0,184 м~. (3.25) 2.
Из уравнения (3.22) следует, что максимально возможное значение д соответствует максимально возможному значению Т, которое в указанном интервале равно 265'С. З.Для данного материала максимально возможное значение 9 обратно пропорционально толщине стенки, на которой осуществляется теплообмен. 4. Потенциальных трудностей при эксплуатации установки не возникает. 5.
Ответа не требуется. 6. Ответа не требуется. Иэ выражений (3.18) следует, что максимальный тепловой поток соот- ветствует минимальной толщине стенки (3 мм), изготовленной из ме- талла 4. Решая совместно (316) — (320), для этого случая найдем 60 Глава 3 Проектирование и расчет теплообменника А/С с помощью нового м этода (ответы на вопросы учебника, стр.
52) 1. Анализ кривой, представленной на фиг. 3.3, показывает, что максимально возможное значение теплового потока равно 237 кВт/мв Поэтому минимальная площадь, удовлетворяющая требованиям технического задания, будет равна Амин = чз ан/тмакс = 100/237 = 0,422 м 2. Максимально возможному значению а соответствует то значение Тл, при котором ЬТ = 25,6'С (так как из фиг. 3.3 следует, что это значение ЬТ совпадает с максимумом ч). Можно очень просто определить это значение дТ, = ЬТА+ ЬТи+ 25,6.
(3.27) при чмакс Используя уравнение (3.16), приведенное выше значение ч „с и считая, что стенка, на которой щюисходит теплообмен в рассматриваемом теплообменнике такая же, как и в теплообменнике А/В, по- лучим АТ, = 237000/6815+237000 ' + 25,6= 64 С, 0,00305 при чмакс 204 Т = 120+ 64 = 184'С.
"при чмакс 3. Толщину, стенки, на которой происходит теплообмен, можно значительно увеличить. Это приведет к увеличению Т, но не повлияет на у при аймаке 4. При эксплуатации эписанной выше конструкции возникают серьезные трудности. Они заключаются в том, что мощность теплообменника заметно уменьшается, как только ТА превышает 188'С. В результате при переводе установки из резервного режима в нормальный (т.е. когда Т 255'С) теплообменник не в состоянии снять - 100 кВт. Следовательно, если электрическое оборудование 61 Свавяка работает почти на предельной мощности, то вскоре после перехода к нормальному режиму, теплообменник окажется неэффективным, контур жидкости А и электрическое оборудование будут нагреваться до тех пор, пока при Тл = 265'С не сработает блокировка, после чего электрическое оборудование автоматически отключается.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
