Анализ тепломассообмена

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ)

Институт транспортной техники и организации производства

Кафедра "Теплотехника железнодорожного транспорта"

Курсовая работа по дисциплине

теоретические основы теплотехники:

"Тепломассообмен"

Выполнила: ст. гр. ТЭН-312

Ибрагимов Т.Г.

Принял: проф. Минаев Б.Н.

Москва 2008

Передача теплоты через оребренную поверхность плоской стенки.

Оребрение поверхности позволяет уменьшить внешнее термическое сопротивление l/α·A за счет увеличения поверхности теплообмена А. С этой целью обычно используют оребрение внешних поверхностей. Кроме того, оребрение может непосредственно воздействовать на интенсивность теплообмена в пограничном слое и коэффициент конвективной теплоотдачи α. Рассмотрим влияние оребрения внешней поверхности на теплообмен. Схема оребрения показана на рис.1.

Рис.1. Поверхность нагрева с ребрами прямоугольного сечения: δ - толщина ребра; l - высота ребра; L – длина ребра; T_{w 2} – температура у основания ребра; T_l – температура на вершине ребра

Площадь оребренной поверхности А_2,р = A_р + A_м , где A_р - площадь ребер, A_м - площадь межреберного пространства, T_{w 2} - температура межреберной· поверхности, α₂ - коэффициент теплоотдачи от оребренной поверхности.

Тепловой поток с межреберной поверхности Q_м = α₂ ·А_м ·(Т_{w 2} –T_{f 2} ).

Тепловой поток с поверхности ребер Q_р =α₂ ·А_р ·(Т_{w 2} – T_{f 2} )·ψ_р .

Общий тепловой поток с оребренной поверхности Q_2,р =α₂ ·(А_м +ψ_р ·А_р )·(Т_w2 –T_f2 ), где ψ_р =Q/Q_max (1). Допускаем, что коэффициент теплоотдачи α₂ одинаков для межреберной поверхности и поверхности ребер (что верно до определенного предельного расстояния между двумя соседними ребрами).

Допускаем, что коэффициент теплоотдачи α₂ одинаков для межреберной поверхности и поверхности ребер (что верно до определенного предельного расстояния между двумя соседними ребрами).

Перенос теплоты через оребренную поверхность. Paссмотрим процесс переноса теплоты через оребренную с внешней стороны стенку при граничных условиях III рода. Тепловой поток Q можно записать следующим образом:

где индексы "1" и "2" относятся, соответственно, к внутренней и внешней поверхностям; ε_ф - коэффициент, учитывающий влияние формы стенки; для плоской стенки ε_ф =l.

Введем полное термическое сопротивление R_р ^* , м² ·К/Bт, оребренной поверхности

и коэффициент теплопередачи через оребренную поверхность К_р , Вт/(м² ·К)

отнесенные к единице площади оребренной поверхности А_2,р .

Тогда

Q = К_р ·А_2,р ·(Т_{f 1} -T_{f 2} ).

Так как величина ψ_р всегда меньше единицы, то суммарный эффект оребрения будет определяться совокупным воздействием увеличения отношения площадей теплообмена A_2,р /А₁ и достигаемой величиной ψ_р . По мере увеличения высоты ребра с ростом площади оребрения одновременно уменьшается средняя температура ребра и, соответственно, величина ψ_р . Поэтому существуют оптимальные размеры оребрения (высота и толщина ребер, их число, расстояние между ними), при которых передаваемая теплота становится максимальной и делает оребрение наиболее эффективным.

Эффективность оребренuя. Так как оребрение снижает термическое сопротивление только оребренной поверхности, то оно будет эффективно лишь в том случае, если другие составляющие общего термического сопротивления (материала, неоребренной поверхности)

существенно меньше. Это означает, что чем больше l/α₂ по сравнению с 1/α₁ и δ/λ_w ·ε_ф , тем выше эффективность оребрения.

Критерий эффективности оребрения может быть приближенно найден следующим образом. Очевидно, что оребрение целесообразно лишь в том случае, если тепловой поток с боковой поверхности ребра А_р = П·lбольше, чем тепловой поток с основания ребра А_f .

Следовательно величина ψ_р ^' должна быть значительно больше единицы. Выражение для ψ_р ^' можно записать в виде:

где Bi₂ = α₂ ·δ/λ_w . Практически при всех значения l/δ величина ψ_р ' > 1 при α₂ ·δ/2·λ_w =Bi₂ /2 < 1. При этом чем больше l/δ, тем больше ψ_р '. На практике в качестве критерия используют условие Bi₂ <0,2, когда величина ψ_р ^' становится существенно больше единицы.

Определение температурного напора при переменных температурах. Ур

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать