Тепломассообмен. Теория тепломассообмена: Курс лекций, страница 9

  Теплопередача через цилиндрическую стенку. Определить, можно ли изменить тепловой поток в сторону увеличения изменением геометрии при постоянных заданных температурах сред?

- внутренний диаметр.

- наружный диаметр изменяется.

                                                                

   если

Если минимум такой существует, то тогда:

                                     так как:,

 

тогда:;              - точка экстремума.

  С помощью изменения геометрии цилиндрической стенки, можно обеспечить минимальное термическое сопротивление и максимально передаваемый тепловой поток, если .

цилиндрической стенки – это такой наружный диаметр, изменение которого в любую сторону приводит к уменьшению теплового потока от горячего теплоносителя к холодному.

                                                                                                                    

Выбор тепловой изоляции.

                                                               для стенки с изоляцией:                                                        

                                                                                                   

 

                                                                                              

                                                                   

  График изменения теплового потока через цилиндрическую стенку с изоляцией для двух случаев:

1) 

                             2                            1

- область эффективного размера изоляции.

2)  

Этот результат нереализуемый и способ более дорогой. Чем больше коэффициент теплопроводности, тем дороже материал.

Интенсификация теплопередачи.

  В каком-то теплообменном аппарате через единицу поверхности передать наибольшее количество тепла.

                     - для плоской стенки.

  Рассмотрим задачу, где термическим сопротивлением стенки можно пренебречь :

                                                

  Одним из способов повышения интенсивности теплопередачи является увеличение коэффициента теплоотдачи. Если, то нужно увеличить

  Коэффициент теплоотдачи связан со скоростью движения среды. Чем больше скорость, тем больше коэффициент теплоотдачи:. Чтобы увеличить скорость, нужно повысить массовый расход, но для этого нужно увеличить мощность устройства. Из-за увеличения энергозатрат повышение  таким способом становится невыгодно.

  Второй возможный вариант увеличения интенсивности теплопередачи:

                              если ,     то  .

  Займёмся изменением площади: нужно увеличить , чтобы:

Второй путь интенсификации тепла – оребрение по стороне с малым коэффициентом теплоотдачи.

Повышение интенсивности теплопередачи за счёт оребрения.

Теплопроводность стержня (ребра постоянного поперечного сечения).

                    Идеальный контакт                                                 

                                                                 - теплоотвод

  Стержень имеет произвольное, но постоянное поперечное сечение:

 

Параметры:

1)  Идеальный контакт со стенкой.

2)  Вокруг текучая среда.

3) 

Заданы: 

Обозначим разность температур: ,  .

- площадь поперечного сечения стержня.