34. Как решается проблема интенсификации теплопередачи? Что такое тепловая изоляция, каковы особенности теплоизоляции цилиндрических труб?

Необходимо записать выражения для общего термического сопро-тивления, определить наибольшее слагаемое и уменьшить его.

Для уменьшения R_α1 и R_α2 можно рекомендовать увеличение скорости теплоносителя и замену теплоносителя.

Для уменьшения R_λ замену одного материала на другой. Если этого не достаточно можно ввести оребрение поверхности.

Можно ввести оребрение поверхности:

Q = (tж1-tж2)/(1/α1F1+δ/λF1+1/ αпрFрс), где Fрс- площадь оребрённой поверхности, αпр- приведённый коэффициент теплопроводности,

Fрс= Fт+Fc; αпр=αcFc/Fрс+αрηрFр/Fрс.

ηр – КПД ребра, αc – коэффициент теплоотдачи неоребреной поверхности.

КПД ребра быстро уменьш-ся по мере удаления от стенки, т.к. уменьшается температура. Тепловая изоляция:

Тепловой изоляцией называют всякое покрытие горячей поверхности, которое способствует снижению потер теплоты в окружающую среду. В качестве теплоизолирующий материалов применяют чаще всего пористые материалы (асбест, пробка, слюда, шлаковая или стеклянная вата, шерсть, опилки, торф и т.д.) Особенность (из лекций): При определенном значении наружного диметра изоляции (критический диаметр) тепловые потери достигают максимума.

q=q_max при d_из= d_кр=(2 λ_из)/α₂

q

d_кр d_из

35. Назовите и охарактеризуйте основные виды движения теплоносителей. Что называется гидродинамическим и пограничным слоем, какова причина его образования?

Бывает ламинарное и турбулентное течение жидкости.

Ламинарным называется слоистое течение без перемешивания частиц и без пульсаций скоростей и давления. При таком течении все линии тока вполне определяются формой русла, по которому течет жидкость.

Турбулентным называется течение, сопровождающиеся интенсивным перемешиванием жидкости и пульсациями скоростей и давлений. Наряду с основным продольным перемещением жидкости вдоль русла происходят поперечные перемешивания и вращательное движение отдельных объемов жидкости.

Гидродинамический пограничный слой. Рассмотрим продольное обтекание плоской поверхности тела безграничным потоком жидкости. Скорость и температура набегающего потока постоянны и равны соответственно ω₀ и t₀. При соприкосновении частиц жидкости с поверхностью тела они «прилипают» к ней. В результате в области около пластины вследствие действия сил вязкости образуется тонкий слой заторможенной жидкости, в пределах которого скорость изменяется от нуля на поверхности тела до скорости невозмущенного потока (вдали от тела). Этот слой заторможенной жидкости получил название гидродинамического пограничного слоя. Теория гидродинамического пограничного слоя впервые дана Л. Прандтлем (1904 г.)

36. Что называется тепловым пограничным слоем и как он связан с гидродинамическим пограничным слоем? Как связана величина коэффициента теплоотдачи с толщиной теплового пограничного слоя?

Тепловой пограничный слой — это слой жидкости у стенки, в пределах которого температура изменяется от значения, равного температуре стенки, до значения, равного температуре жидкости вдали от тела.

Для области внутри теплового пограничного слоя справедливо условие ∂t/∂y≠0, а на внешней границе и вне его (точнее, при y=k t=(1—ε)t₀, где ε<<1, так как температура t должна асимптотически стремиться к значению t₀) ∂t/∂y=0 и t=t₀. Таким образом, все изменение температуры жидкости сосредоточивается в сравнительно тонком слое, непосредственно прилегающем к поверхности тела.

Коэффициент теплоотдачи обратно пропорционален толщине пограничного слоя

Если допустить что температура в тепловом пограничном слое изменяется линейно то можно записать:

α=λ_ж/δ_т

37. Каково практическое значение теории подобия и её основных теорем? Знание какого числа подобия дает возможность определит коэффициент теплоотдачи?

Условия подобия физических явлений: 1)явления одинаковы по своей природе и протекают в геометрически подобных системах; 2) Имеет место подобие скоростей, полей температуры, движения и тепловых потоков. Эти условия являются необходимыми, но не достаточными. Для того чтобы явления были подобными должны соблюдаться определённые соотношения.

Знание числа Нуссета дает возможность определить коэффициент теплоотдачи α.

α=(Nu×λ_ж)/l