МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ)

Институт транспортной техники и организации производства

Кафедра "Теплотехника железнодорожного транспорта"

Курсовая работа по дисциплине

теоретические основы теплотехники:

"Тепломассообмен"

Выполнила: ст. гр. ТЭН-312

Ибрагимов Т.Г.

Принял: проф. Минаев Б.Н.

Москва 2008

Передача теплоты через оребренную поверхность плоской стенки.

Оребрение поверхности позволяет уменьшить внешнее термическое сопротивление l/α·A за счет увеличения поверхности теплообмена А. С этой целью обычно используют оребрение внешних поверхностей. Кроме того, оребрение может непосредственно воздействовать на интенсивность теплообмена в пограничном слое и коэффициент конвективной теплоотдачи α. Рассмотрим влияние оребрения внешней поверхности на теплообмен. Схема оребрения показана на рис.1.

Рис.1. Поверхность нагрева с ребрами прямоугольного сечения: δ - толщина ребра; l - высота ребра; L – длина ребра; Tw2 – температура у основания ребра; Tl – температура на вершине ребра

Площадь оребренной поверхности А2,р = Aр + Aм , где Aр - площадь ребер, Aм - площадь межреберного пространства, Tw2 - температура межреберной· поверхности, α2 - коэффициент теплоотдачи от оребренной поверхности.

Тепловой поток с межреберной поверхности Qм = α2·Ам·(Тw2–Tf2).

Тепловой поток с поверхности ребер Qр =α2·Ар·(Тw2 – Tf2)·ψр.

Общий тепловой поток с оребренной поверхности Q2,р=α2·(Ам+ψр·Ар)·(Тw2–Tf2), где ψр =Q/Qmax (1). Допускаем, что коэффициент теплоотдачи α2 одинаков для межреберной поверхности и поверхности ребер (что верно до определенного предельного расстояния между двумя соседними ребрами).

Допускаем, что коэффициент теплоотдачи α2 одинаков для межреберной поверхности и поверхности ребер (что верно до определенного предельного расстояния между двумя соседними ребрами).

Перенос теплоты через оребренную поверхность. Paссмотрим процесс переноса теплоты через оребренную с внешней стороны стенку при граничных условиях III рода. Тепловой поток Q можно записать следующим образом:

где индексы "1" и "2" относятся, соответственно, к внутренней и внешней поверхностям; εф- коэффициент, учитывающий влияние формы стенки; для плоской стенки εф=l.

Введем полное термическое сопротивление Rр*, м2·К/Bт, оребренной поверхности

и коэффициент теплопередачи через оребренную поверхность Кр, Вт/(м2·К)

отнесенные к единице площади оребренной поверхности А2,р.

Тогда

Q = Кр·А2,р·(Тf1-Tf2).

Так как величина ψр всегда меньше единицы, то суммарный эффект оребрения будет определяться совокупным воздействием увеличения отношения площадей теплообмена A2,р/А1 и достигаемой величиной ψр. По мере увеличения высоты ребра с ростом площади оребрения одновременно уменьшается средняя температура ребра и, соответственно, величина ψр . Поэтому существуют оптимальные размеры оребрения (высота и толщина ребер, их число, расстояние между ними), при которых передаваемая теплота становится максимальной и делает оребрение наиболее эффективным.

Эффективность оребренuя. Так как оребрение снижает термическое сопротивление только оребренной поверхности, то оно будет эффективно лишь в том случае, если другие составляющие общего термического сопротивления (материала, неоребренной поверхности)

существенно меньше. ............