Билет №15 Вопрос 1. Гидравлический расчет теплообменных аппаратов

В гидравлическом расчете определяются гидравлическое сопротивление элементов теплообменных аппаратов и мощности необходимые для перемещения жидкости.

Самотяга возникает из-за того, что вынужденному движению нагретой жидкости на нисходящих участках канала противодействует подъемная сила направленная вверх. Полный перепад давления необходимый при движении жидкости или газа через теплообменник:

где – потери давления на трение на всех участках поверхности теплообмена;

–потери давления на местные сопротивления;

–потери давления, обусловленные ускорением потока;

–потери давления на преодоление самотяги.

–при течении несжимаемой жидкости

–коэффициент сопротивления трению.

–коэффициент местного сопротивления.

где 2 – это входное сечение, а 1 – выходное сечение потока.

–расстояние по вертикали между входом и выходом теплоносителя;

–плотность теплоносителя;

–плотность окружающего воздуха.

Мощность

где – объемный расход жидкости;

–массовый расход жидкости;

–КПД насоса или вентилятора.

Вопрос 2. Теплообмен при поперечном обтекании плоской поверхности

При продольном течении жидкости вдоль плоской поверхности происходит образование динамического пограничного слоя. По мере движения потока вдоль поверхности, толщина пограничного слоя постепенно возрастает, тормозящее воздействие стенки распространяется на все более далекие слои жидкости.

На небольших расстояниях от передней кромки пластины пограничный слой тонкий и течение жидкости в ней носит ламинарный характер. Дальше в пограничном слое возникают вихри и движение носит турбулентный характер. Вихри обеспечивают интенсивное перемешивание жидкости в пограничном слое, но в непосредственной близости от поверхности они затухают и здесь сохраняется очень тонкий вязкий подслой.

Вопрос 3. Теплообмен при течении жидкости через пористую стенку

Пластина омывается жидкостью с температурами и. К пластине подводится теплотаи отводится. Тепловой режим стационарный. При неодинаковом давлении переносится поток жидкости (инфильтрация). Интенсивность теплообмена будет зависеть от разности температур, давлений, толщины стенки. От разницы давлений зависит гидродинамика потока.

где – скорость;

–коэффициент кинематической вязкости;

–диаметр.

Количество теплоты с учетом инфильтрации потока:

–поток, количество жидкости (газа), которое проходит через 1 м² стенки в единицу времени;

–изобарная массовая удельная теплоемкость жидкости;

–термическое сопротивление стенки.

Количество теплоты которое идет на нагрев инфильтрационного потока:

Количество теплоты, которое отводится от поверхности к жидкости с температурой :

При наличии фильтрации зависимость не соблюдается и изменение температуры идет по кривой.

Билет №16 Вопрос 1. Интенсификация теплообмена при конденсации

При значительных скоростях между паром и конденсатом возникает трение. Если движение пара совпадает с течением плёнки конденсата, то скорость течения плёнки увеличивается. При движении пара в противоположную сторону течение плёнки тормозится, δ увеличивается, α уменьшается. Но это происходит до тех пор, пока силы трения не превысят силы тяжести. Тогда плёнка увлекается вверх и частично отрывается от поверхности теплообмена, следовательно α увеличивается.

Теплообмен при конденсации зависит также от состояния поверхности. На трубах покрытых ржавчиной с большой шероховатостью толщина плёнки конденсата существенно увеличивается, что приводит к уменьшению α более, чем на 30% по сравнению с чистой поверхностью. На теплообмен также влияет оксидная плёнка на поверхности. Причина её возникновения – плохая очистка внутренней поверхности после их изготовления.