- •Л.С. Коновалова, ю.А. Загромов теоретические основы теплотехники. Теплопередача
- •Введение
- •1. Основные понятия и определения
- •1.1. Способы переноса теплоты
- •1.2. Температурное поле. Градиент температуры. Тепловой поток
- •1.3. Законы переноса теплоты
- •1.4. Дифференциальное уравнение теплопроводности
- •1.5. Условия однозначности
- •Контрольные вопросы и задания
- •2. Теплопроводность и теплопередача при стационарном режиме
- •2.1. Теплопроводность плоской стенки при граничных условиях первого рода
- •2.2. Теплопроводность цилиндрической стенки при граничных условиях первого рода
- •2.3. Теплопроводность плоской и цилиндрической стенок при граничных условиях третьего рода (теплопередача)
- •2.4. Критический диаметр тепловой изоляции
- •Контрольные вопросы и задания
- •Задачи для самостоятельного решения
- •3. Теплопроводность тел с внутренними источниками тепла при стационарном режиме
- •3.1. Теплопроводность однородной пластины
- •3.2. Теплопроводность однородного цилиндрического стержня
- •3.3. Теплопроводность цилиндрической стенки
- •Контрольные задания
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Решение
- •4. Теплообмен излучением
- •4.1. Теплообмен излучением между твердыми телами, разделенными диатермичной средой
- •4.1.1. Основные понятия и законы теплового излучения
- •4.1.2. Связь лучистых потоков
- •4.1.3. Теплообмен излучением между двумя телами, произвольно расположенными в пространстве
- •4.1.4. Теплообмен излучением между двумя бесконечными параллельными пластинами
- •4.1.5. Теплообмен излучением между двумя телами, одно из которых расположено внутри другого
- •4.2. Особенности излучения газов
- •Контрольные вопросы, задания и задачи для самостоятельного решения
- •Примеры решения задач
- •Решение
- •Решение
- •5. Теплопередача со сложным теплообменом на поверхностях стенки при стационарном режиме. Интенсификация теплопередачи
- •5.1. Теплопередача через плоскую стенку со сложным теплообменом
- •5.2. Теплопередача через цилиндрическую стенку со сложным теплообменом
- •5.3. Интенсификация теплопередачи
- •5.3.1. Теплоотдача поверхности с прямыми ребрами
- •5.3.2. Теплоотдача оребренных труб
- •5.3.3. Теплопередача через оребренные стенки
- •Контрольные вопросы и задания
- •Примеры решения задач
- •Решение
- •Решение
- •6. Дифференциальные уравнения теплообмена и основы теории подобия и моделирования процессов
- •6.1. Дифференциальные уравнения теплообмена
- •6.2. Основы теории подобия
- •6.3. Моделирование теплоотдачи
- •6.4. Физические особенности процесса теплоотдачи
- •4. Теплофизические свойства жидкости
- •5. Геометрические размеры, форма, ориентация поверхности теплообмена
- •Контрольные вопросы и задания
- •Примеры решения задач
- •Решение
- •Решение
- •7. Теплоотдача в однофазной среде
- •7.1. Теплоотдача при свободном движении жидкости
- •7.2. Теплоотдача при продольном омывании поверхности вынужденным потоком жидкости
- •7.3. Теплоотдача при вынужденном течении жидкости в трубах и каналах
- •7.4. Теплоотдача при поперечном обтекании труб
- •Контрольные вопросы и задания
- •Примеры решения задач
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •8. Теплоотдача при фазовых превращениях
- •8.1. Теплоотдача при кипении
- •8.2. Теплоотдача при конденсации
- •Контрольные вопросы и задания
- •Примеры решения задач
- •Решение
- •Решение
- •9. Теплообменные аппараты
- •9.1. Классификация теплообменников
- •9.2. Основные уравнения для расчета теплообменников
- •9.3. Расчет теплообменников
- •Прямоток
- •Контрольные вопросы и задания
- •Пример решения задачи
- •Решение
- •Литература
- •Оглавление
5.3.1. Теплоотдача поверхности с прямыми ребрами
На рис. 5.6 показана стенка с прямыми горизонтальными ребрами.
Тепловой поток, рассеиваемый оребренной поверхностью, рассчитывается по формуле
, |
(5.37) |
где Qp, Qc – тепловые потоки, рассеиваемые одним ребром и межреберной поверхностью соответственно:
, |
(5.38) |
, |
(5.39) |
Обозначения: р, с – коэффициенты теплоотдачи от ребер и межреберной
поверхности соответственно; tж – температура среды;
t1 – температура межреберной поверхности и основания ребер;
р – толщина ребра; - длина ребра; b – ширина ребра;
Fc – площадь межреберной поверхности; n – число ребер
, |
(5.40) |
, . |
|
Учитывая малую толщину ребер, можно принять р = 2b и тогда значение m, наряду с (5.40), можно рассчитывать по формуле (5.41)
|
(5.41) |
Отношение теплового потока, рассеиваемого ребром (Qp) к максимально возможному тепловому потоку ( ), при условии постоянной избыточной температуры по длине ребра (1 = const), называют коэффициентом эффективности ребра и обозначают E:
, |
(5.42) |
где Fp = 2b , м2 – площадь поверхности ребра.
После подстановки в (5.42) значений m, f, Fp и последующих алгебраических преобразований получим формулу для коэффициента эффективности ребра в виде
. |
(5.43) |
Анализ (5.43) дает, что E 1 при mℓ 0, т.е. чем меньше длина ребра ( ), чем больше его теплопроводность (λ), тем больше коэффициент эффективности ребра (Е).
На основании (5.42) можно записать формулу для теплового потока, рассеиваемого ребром, в виде
. |
(5.44) |
Избыточная температура торца прямого ребра рассчитывается по формуле (5.34).
5.3.2. Теплоотдача оребренных труб
Труба с прямыми продольными ребрами постоянного сечения (рис. 5.7)
В се расчеты производятся по вышеприведенным формулам для прямых ребер.
Труба с круглыми поперечными ребрами (рис. 5.8).
Тепловые потоки, рассеиваемые оребренной трубой (Q), межреберной поверхностью (Qc) и круглым ребром (Qp ), рассчитываются по формулам (5.37), (5.39), (5.44), значение m – по формуле (5.41).
Коэффициент эффективности круглого ребра рассчитывается по уравнению
, |
где - длина круглого ребра.
Площадь поверхности круглого ребра рассчитывается по формуле
. |
Труба с поперечными прямоугольными ребрами (рис. 5.9)
Т епловые потоки Q, Qc , Qp и величина т рассчитываются по тем же формулам, что и для трубы с круглыми ребрами.
Коэффициент эффективности прямоугольного ребра рассчитывается по формуле
|
г
Площадь поверхности прямоугольного ребра определится по формуле
|
5.3.3. Теплопередача через оребренные стенки
Теплопередача от одной жидкости с к другой с через оребренную стенку рассчитывается по формулам:
д ля плоской стенки (рис. 5.10)
-
(5.45)
- для оребренной стенки трубы
-
(5.46)
В формулах (5.45) и (5.46) приведенный коэффициент теплоотдачи (пр) и площадь оребренной поверхности (Fpc) рассчитываются по формулам
, |
(5.47) |
, |
(5.48) |
где Fp – площадь поверхности ребра; n – число ребер.
Учитывая, что , в (5.47) можно принять αс = αp.