ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Интенсификация теплоотдачи со стороны хладоносителя, движущегося в трубах из "Интенсификация теплообмена в испарительных холодильных машинах" Уменьшение диаметра труб приводит к повышению коэффициента теплоотдачи, который для ламинарного потока обратно пропорционален сй Г, а для турбулентного — йЦ. В кожухотрубных испарителях переход с йа = 50 мм на вн = 20 мм привел к повышению коэффициента теплоотдачи для ламинарного потока на 35 %, а для турбулентного — на, 20 %. Намечается дальнейшее снижение диаметра труб, которое ограничено уменьшением их механической прочности и возрастанием опасности засорения. Возможности интенсификации теплообмена этим путем невелики. Так, при снижении диаметра гладкой трубы с 20 до 15 мм коэффициент теплоотдачи увеличивается на 6—10 %, а коэффициент теплопередачи — примерно на 3—5 %. Однако снижение диаметра труб увеличивает компактность аппарата. [c.100] Повышение скорости хладоносителя целесообразно только лишь до его оптимальной величины, определяемой технико-экономическим или энергетическим расчетом. Дальнейшее ее повышение хотя и интенсифицирует теплоотдачу, но приводит к чрезмерному возрастанию мощности насоса и нерентабельному повышению расхода электроэнергии. При эксплуатации оборудования всегда необходимо проверять, работают ли испарители с оптимальной скоростью рассола. Последнюю надо вычислять применительно к местным условиям на основании методики, приведенной в разделе 1.5. [c.100] Другим путем повышения интенсивности теплообмена в испарителе, особенно при малой скорости хладоносителя, является применение различных турбулизирующих вставок, изготовление которых можно произвести местными силами. Установка этих вставок в испаритель также в ряде случаев особых трудностей не представляет. [c.100] В разное время предлагались различные турбулизирующие вставки (рис. IV-10), которые можно классифицировать следующим образом плоские коаксиальные диски (рис. IV-10, а), устанавливаемые в диаметральном сечении трубы диафрагмы (кольца), периодически суживающие сечение потока (рис. IV-10, б) проволочные спирали, прижатые к внутренней стенке трубы (рис. IV-10, б) закрученные винтом ленточные вставки (рис. IV-10, г). [c.100] Дисковые турбулизаторы (см. рис. 1 -10, а) были исследованы Р. Кохом в потоке воздуха, проходящем через трубу с внутренним диаметром 50 мм при турбулентном режиме течения [135]. [c.100] Более перспективными для турбулентного и переходного режимов являются устройства, турбулизирующие только периферийные слои потока, прилегающие к стенке. В этом случае отсутствует расход энергии на непроизводительное возмущение ядра потока, и затрачиваемая мощность расходуется лишь на турбулизацию пограничного слоя, составляющего небольшую часть общего потока, но зато часть, весьма важную для интенсификации теплообмена. [c.101] Обозначения в табл. 1У-6, 1У-7, 1У-9 соответствуют рис. IV-10. [c.102] На рис. IV-11 приведена зависимость от числа Не отношений, коэффициентов теплоотдачи а/огл. коэффициентов сопротивления Шгл, а также соотношения Н = а гл/ гл которое качественно характеризует эффективность применения турбулизаторов. Из рис. IV-И видно, что эффект от использования кольцевых турбулизаторов проявляется лишь при турбулентном и переходном режимах потока, в которых основное тепловое сопротивление представляет тонкий пристенный ламинарный подслой. При Ке 2000 применение кольцевых турбулизаторов бесцельно, так как при этом ламинарные струи плавно обтекают кольца без образования вихрей, турбулизирующих ламинарный подток и тем самым интенсифицирующих процесс теплоотдачи. [c.102] С уменьшением Ке отношение коэффициентов теплоотдачи и гидравлического сопротивления падает, а их соотношение Я возрастает, причем максимальные его значения соответствуют условиям, когда повышение а, обусловленное применением турбулизаторов, становится ничтожным и эффект от их использования приближается к нулю. [c.102] На рис. IV-12 приведены результаты исследований, представляющие отношения коэффициентов теплоотдачи и гидравлического сопротивления в виде функции от геометрических характеристик — поверхности и Ий) при Ке = 5000, т. е. в зоне неустойчивого турбулентного движения. [c.102] Сказанное выше относится в равной мере как к испарителю 2,0 без интенсификации наружной теплоотдачи от стенки к аммиаку, так и к испарителю с интенсификацией. [c.104] На основании проведенного анализа нельзя рекомендовать применение кольцевых турбулизаторов в испарителях холодильных машин при ламинарном протекании рассола, т. е. при низких его температурах, где интенсификация теплоотдачи как раз наиболее нужна. Недостатком кольцевых турбулизаторов является также то, что их трудно устанавливать и фиксировать в длинной трубе малого диаметра. Практически здесь возможно лишь наружное обжатие трубок. [c.104] В этом отношении удобнее спиральные и ленточные турбулизаторы (см. рис. 1У-10, в и г), которые могут быть изготовлены вне трубы и вставлены в нее с фиксацией концов путем приварки или припайки. [c.104] Спиральные проволочные турбулизаторы (см. рис. 1У-10, в) помимо турбулизации пристенной части потока осуществляют также вращение всего потока вокруг его оси. Это дополнительное действие и отличает их от кольцевых турбулизаторов в гидродинамическом отношении. [c.104] Основные результаты экспериментов приведены на рис. IV-14. [c.105] Из рис. IV-14 видно, что в противоположность кольцевым турбулизаторам в спиральных турбулизаторах при переходе к ламинарному режиму возрастает не только соотношение Я, но и отношение / гл- Это обстоятельство делает возможным применение спиральных турбулизаторов не только в области турбулентного и переходного режимов, но и ламинарного, т. е. там, где интенсификация теплообмена наиболее важна. [c.105] К сожалению, отсутствует экспериментальный материал по спиральным турбулизаторам в зоне Ке 1000, что не позволяет рекомендовать их для низкотемпературных испарителей с вязкими хладоносителями. [c.105] Для температур хладоносителя — 20, — 10 и + 5 °С было проведено энергетическое сопоставление кожухотрубного испарителя со спиральными турбулизаторами и без них, показанное на рис. IV-15. Условия сопоставления приведены в табл. 1У-8. [c.105] Из рис. 1У-15 и табл. 1У-8 можно сделать выводы о том, что применение спиральных турбулизаторов эффективно лишь в условиях ламинарного и слабо развитого турбулентного режимов движения потока хладоносителя. При более развитом турбулентном режиме повышением скорости хладоносителя до оптимальной величины 1—1,4 м/с можно и в гладких трубах получить практически тот же эффект, что и в результате применения турбулизаторов. [c.105] Вернуться к основной статье