МОСКОВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ шляхів сполучення (МІІТ)
Інститут транспортної техніки та організації виробництва
Кафедра "Теплотехніка залізничного транспорту"
Курсова робота з дисципліни
теоретичні основи теплотехніки:
"Тепломасообмін"
Виконала: ст. гр. ТЕН-312
Ібрагімов Т.Г.
Прийняв: проф. Мінаєв Б.М.
Москва 2008
Передача теплоти через обребрена поверхню плоскої стінки.
Оребрення поверхні дозволяє зменшити зовнішнє термічний опір l/О± В· A за рахунок збільшення поверхні теплообміну А. З цією метою зазвичай використовують оребрение зовнішніх поверхонь. Крім того, ребра може безпосередньо впливати на інтенсивність теплообміну в прикордонному шарі і коефіцієнт конвективної тепловіддачі О±. Розглянемо вплив оребрення зовнішньої поверхні на теплообмін. Схема оребрення показана на рис.1.
В
Рис.1. Поверхня нагріву з ребрами прямокутного перерізу: Оґ - товщина ребра; l - висота ребра; L - Довжина ребра; T w 2 - Температура біля основи ребра; T l - Температура на вершині ребра
Площа оребренной поверхні А 2, р = A р + A м , де A р - площа ребер, A м - Площа межреберного простору, T w 2 - Температура міжреберної В· поверхні, О± 2 - Коефіцієнт тепловіддачі від оребренной поверхні. p> Тепловий потік з міжреберної поверхні Q м = О‘ 2 В· А м В· (Т w 2 -T f < sub> 2 ).
Тепловий потік з поверхні ребер Q р = О‘ 2 В· А р В· (Т w 2 - T f 2 ) В· П€ р . p> Загальний тепловий потік з оребренной поверхні де П€ р = Q/Q max (1). Припускаємо, що коефіцієнт тепловіддачі О± 2 однаковий для міжреберної поверхні і поверхні ребер (що вірно до певного граничного відстані між двома сусідніми ребрами).
Припускаємо, що коефіцієнт тепловіддачі О± 2 однаковий для міжреберної поверхні і поверхні ребер (що вірно до певного граничного відстані між двома сусідніми ребрами).
Перенесення теплоти через обребрена поверхню. Paссмотрім процес перенесення теплоти через обребрена із зовнішнього боку стінку при граничних умовах III роду. Тепловий потік Q можна записати наступним чином:
В
де індекси "1" і "2" відносяться, відповідно, до внутрішньої і зовнішньої поверхонь; Оµ ф - коефіцієнт, що враховує вплив форми стінки; для плоскої стінки Оµ ф = l.
Введемо повне термічне опір R р * , м 2 В· К/Bт, оребренной поверхні
В
і коефіцієнт теплопередачі через обребрена поверхню До р , Вт/(м 2 В· К)
В
віднесені до одиниці площі оребренной поверхні А 2, р .
Тоді
В
Q = К р В· А 2, р В· (Т f 1 -T f 2 ).
Так як величина П€ р завжди менше одиниці, то сумарний ефект оребрення буде визначатися сукупним впливом збільшення відносини площ теплообміну A 2, р /А 1 і досягається величиною П€ р . У міру збільшення висоти ребра із зростанням площі оребрення одночасно зменшується середня температура ребра і, відповідно, величина П€ р . Тому існують оптимальні розміри оребрення (висота і товщина ребер, їх число, відстань між ними), при яких передається теплота стає максимальною і робить оребрение найбільш ефективним.
Ефективність оребренuя. Так як оребрение знижує термічний опір тільки оребренной поверхні, то воно буде ефективно лише в тому випадку, якщо інші складові загального термічного опору (матеріалу, неоребренной поверхні)
істотно менше. Це означає, що чим більше l/О± 2 в порівнянні з 1/О± 1 і Оґ/О» w В· Оµ ф , тим вища ефективність оребрення.
Критерій ефективності оребрення може бути наближено знайдений таким чином. Очевидно, що ребра доцільно лише в тому випадку, якщо тепловий потік з бічної поверхні ребра А р = П В· l більше, ніж тепловий потік з заснування ребра А f .
Отже величина П€ р ' повинна бути значно більше одиниці. Вираз для П€ р ' можна записати у вигляді:
В
де Bi 2 = О‘ 2 В· Оґ/О» w . Практично при всіх значення l/Оґ величина П€ р '> 1 при О± 2 В· Оґ/2 В· О» w = Bi 2 /2 <1. При цьому ...
