Малькова А.Е.
ЗАВИСИМОСТЬ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ ОТ СКОРОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ ФАЗ *
Аннотация:
в статье рассмотрена зависимость коэффициента теплопередачи от скорости жидкой и газовых фаз
Ключевые слова:
теплообмен, конвективный теплообмен, излучение, рекуперативный теплообменник, критерии подобия
УДК 66
Малькова А.Е.
студент кафедры химии и химической технологии
Амурский государственный университет
(г. Благовещенск, Россия)
ЗАВИСИМОСТЬ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ
ОТ СКОРОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ ФАЗ
Аннотация: в статье рассмотрена зависимость коэффициента теплопередачи от скорости жидкой и газовых фаз.
Ключевые слова: теплообмен, конвективный теплообмен, излучение, рекуперативный теплообменник, критерии подобия.
Теплообменные аппараты являются неотъемлемой частью любого производства. Их применение не ограничивается какой-то одной сферой – оборудование используется повсеместно (в энергетике, металлургии, химической промышленности и т.д.).
Теплообмен представляет собой необратимый самопроизвольный перенос тепла от более нагретых тел к менее нагретым. Движущей силой этого процесса является разность температур тел. Перенос теплоты осуществляется тремя различными по физике способами: теплопроводностью, конвекцией и тепловым излучением.
Теплопроводность – представляет собой молекулярный перенос теплоты в телах, обусловленный неоднородностью температурного поля.
Под конвекцией понимают процессы переноса теплоты при перемещении макроскопических объемов газа или жидкости в пространстве между областями с различной температурой. При этом перенос тепла неразрывно связан с переносом самой среды. Конвекция всегда сопровождается теплопроводностью, и этот совместный процесс называют конвективным теплообменом [1].
Конвективный теплообмен между поверхностью твердого тела и жидкостью или газом называется теплоотдачей.
Процессы теплопроводности и конвективного теплообмена могут сопровождаться излучением. Тепловое излучение – процесс переноса теплоты с помощью электромагнитных волн различной длины.
В наиболее распространенных рекуперативных теплообменниках перенос тепла осуществляется через поверхность теплообмена – глухую стенку, исключающую смешение теплоносителей. Процесс передачи тепла между различными средами через разделительную твердую стенку называют теплопередачей [2].
Важной характеристикой теплообменных процессов является коэффициент теплоотдачи α, зависящий от теплофизических свойств теплоносителя, его агрегатного состояния, геометрии стенки, её температуры, а также от гидродинамических условий движения теплоносителя – режима и скорости.
В инженерной практике для упрощения процедуры расчета коэффициентов теплоотдачи пользуются так называемыми обобщенными переменными – критериями подобия, которые отражают совместное влияние их совокупности на явление.
К таким критериям относятся следующие:
Критерии Re, Pr являются определяющими критериями, критерий Nu – определяемый, зависящий от определяющих критериев. При расчете теплообменника, определив значение критерия Нуссельта по соответствующему критериальному уравнению, вычисляют для каждого теплоносителя коэффициент теплоотдачи [3].
В ходе исследований установлена зависимость коэффициента теплопередачи от скорости движения жидкой фазы и от скорости газовой фазы. Результаты представлены в виде графиков зависимости критериев подобия.
Рис. 1 График зависимости критериев подобия (для жидкой фазы)
Из графика видно, что с увеличением критерия Рейнольдса отношение критериев подобия стремительно снижается. Можно сделать вывод о том, что с увеличением скорости жидкой фазы коэффициент теплопередачи значительно снижается и снижается интенсивность процесса теплопередачи.
Рис. 2 График зависимости критериев подобия
(для газовой фазы)
Видно, что происходит увеличение отношения критериев подобия при увеличении критерия Рейнольдса. Из чего можно сделать вывод, что при увеличения скорости газовой фазы коэффициент теплопередачи возрастает и увеличивается интенсивность процесса теплообмена.
Таким образом, эффективность процесса теплообмена определяется коэффициентом теплопередачи, зависящим от скорости движения взаимодействующих фаз.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Гужель Ю.А. Процессы и аппараты химической технологии: Учебное пособие. Часть вторая. Тепловые процессы и аппараты / Ю.А. Гужель. – Благовещенск : АмГУ, 2020. – 65 с.
Котовский В.Н. Теплопередача: конспект лекций / В.Н. Котовский. – М.: МГТУ ГА, 2015 – 76 с.
Крайнов А.Ю., Моисеева К.М. Конвективный теплоперенос и теплообмен : учеб. пособие /А.Ю. Крайнов, К.М. Моисеев. – Томск : STT, 2017 – 80 с.
Malkova A.E.
Student of the Department of Chemistry
and Chemical Technology
Amur State University
(Blagoveshchensk, Russia)
DEPENDENCE OF HEAT TRANSFER COEFFICIENT
ON SPEED OF INTERACTING PHASES
Abstract: the article considers the dependence of the heat transfer coefficient on the velocity of the liquid and gas phases.
Keywords: heat exchange, convective heat exchange, radiation, regenerative heat exchanger, similarity criteria.
Номер журнала Вестник науки №11 (56) том 3
Ссылка для цитирования:
Малькова А.Е. ЗАВИСИМОСТЬ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ ОТ СКОРОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ ФАЗ // Вестник науки №11 (56) том 3. С. 235 - 239. 2022 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/6509 (дата обращения: 30.04.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2022. 16+