Пути интенсификации теплопередачи

а) Интенсификация теплопередачи путем увеличения коэффициента теплоотдачи

Из уравнения теплопередачи следует, что при заданных размерах стенки и температурах жидкостей величиной, определяющей теплоотдачу, является k.

Например, если мы имеем дело с плоской стенкой, для которой

,

то при (что можно принять для тонких стенок с большим коэффициентом λ)

Из уравнения следует, что коэффициент теплопередачи не может быть больше самого малого α.

При k^/ стремится к своему предельному значению α₁. При коэффициент теплопередачи стремится к α₂.

При α₁<<α₂ для увеличения k' следует увеличивать α₁, т.е. уменьшать большее из термических сопротивлений 1/α₁.

Если α₁≈α₂ увеличение коэффициента теплопередачи возможно за счет увеличения любого из α.

б) Интенсификация теплопередачи за счет оребрения стенок

При передаче теплоты через цилиндрическую стенку термические сопротивления и определяются не только значениями ко­эффициентов теплоотдачи, но и размерами самих поверхностей.

От­сюда следует, что если α малό, то термическое сопротивление теплоот­даче можно уменьшить путем увеличения соответствующей поверхно­сти.

Такой же результат можно получить и для плоской стенки, если одну из поверхностей увеличить путем оребрения. Последнее обстоя­тельство и положено в основу интенсификации теплопередачи за счет оребрения. При этом термические сопротивления станут пропорциональ­ны величинам

и

Тепловой поток для односторонне-оребрённой поверхности:

где F – площадь поверхности без рёбер; F_оребр – площадь рёбер; ε – коэффициент, учитывающий отличие средней температуры ребра от температуры основания.

Решая совместно три уравнения, получаем:

Следует указать, что при использовании метода оребрения нужно руководствоваться следующими соображениями:

если α₁<<α₂, то оребрять поверхность со стороны α₁ следует до тех пор, пока не дости­гает значения . Дальнейшее увеличение поверхности F₁ малоэффек­тивно.

Ребристые поверхности изготавливаются или в виде сплошных отливок или отдельных ребер, прикрепленных к поверхности.