Ang pangunahing mga kadahilanan sa pagtukoy ng convective heat transfer ay ang pagkakaiba sa temperatura at heat transfer coefficient. Ang pagkakaiba sa temperatura - na-average sa lugar ng ibabaw ng pag-init, ang pagkakaiba sa temperatura sa pagitan ng heating at heated media, ay depende sa magkaparehong direksyon ng kanilang paggalaw. Ang paggalaw ng heating at heated media parallel sa bawat isa ay tinatawag na counter-current, at sa isang direksyon - direct-flow. Ang perpendikular na direksyon ng paggalaw ng isa sa mga daloy ng media na may paggalang sa direksyon ng paggalaw ng isa pang daluyan ay tinatawag na cross current. Ginagamit din ang mga elemento ng heating surface sa pinagsamang direct-flow at counter-flow, pati na rin sa parallel at cross-flow na paggalaw ng media.

Ang mga scheme para sa paghuhugas ng mga ibabaw ng pag-init ay ipinapakita sa fig. 9 5. Ang pinakamalaking posibleng convective heat transfer ay nakakamit sa counterflow, ang pinakamaliit - na may pasulong na daloy, kasama ang lahat ng iba pang mga scheme para sa paglipat sa mga ibabaw ng pag-init, ang pagkakaiba sa temperatura ay may mga intermediate na halaga. Sa patuloy na mass flow rate ng mga heat carrier at isang heat transfer coefficient para sa isang naibigay na heating surface, ang average na pagkakaiba sa temperatura para sa direct-flow at counter-flow scheme ng media movement, °С, ay tinutukoy ng formula

kung saan ang Δt b ay ang pagkakaiba ng temperatura sa pagitan ng media sa dulo ng ibabaw kung saan mas malaki ang pagkakaiba ng temperatura, °C; Δt m - pagkakaiba ng temperatura sa kabilang dulo ng ibabaw, °C.

Sa Δt b /Δt m ≤ Δt ay tinutukoy na may sapat na katumpakan bilang ang arithmetic mean temperature difference

Para sa isang mixed switching circuit, kung ang kundisyon Δt Direct > 0.92 Δt prot ay natutugunan, ang pagkakaiba sa temperatura ay tinutukoy ng formula

Ayon sa mga scheme na may parallel at cross currents, ang pagkakaiba sa temperatura ay tinutukoy ng formula

kung saan ang ty ay ang conversion factor. Ang mga halaga ng ψ ay tumataas mula sa humigit-kumulang 0.7 na may isang solong cross current hanggang 0.9 na may quadruple cross current.

Sa kaso ng mga makabuluhang pagbabago sa kapasidad ng init ng isa sa mga media (halimbawa, singaw sa mataas na presyon), pati na rin ang mga pagbabago sa estado ng pagsasama-sama ng daluyan sa loob ng isang naibigay na elemento ng ibabaw ng pag-init, ang pagkakaiba sa temperatura ay tinutukoy para sa mga indibidwal na seksyon kung saan ang kapasidad ng init ay ipinapalagay na pare-pareho, at ang average na pagkakaiba sa temperatura para sa buong elemento ay tinutukoy ng formula

kung saan Q 1 , Q 2 ... - mga lugar ng pagsipsip ng init bawat 1 kg ng bawat isa sa media, kJ / kg; Δt 1 , Δt 2 pagkakaiba sa temperatura sa kani-kanilang mga lugar, °C.

Ang koepisyent ng paglipat ng init k, W / (m 2 * K), mula sa pag-init ng mga gas hanggang sa gumaganang daluyan sa makinis na mga tubo ng evaporating, superheating, economizer at air heating surface na may maliit na kapal ng pipe wall na may kaugnayan sa diameter nito ay tinutukoy. , tulad ng para sa isang flat multilayer wall, ayon sa formula

kung saan ai at isang 2 - heat transfer coefficients mula sa heating medium sa pader at mula sa pader sa heated medium, W / (m 2 * K); δ m at λ m - kapal at thermal conductivity ng metal pipe wall, M at W/(m*K); Ang δc at λc ay ang kapal at thermal conductivity ng contamination layer sa panlabas na ibabaw ng pipe, m at W/(m*K); δ n at λ n - kapal at thermal conductivity ng scale layer sa panloob na ibabaw ng pipe, m at W / (m * K).

Sa panahon ng normal na operasyon, ang mga deposito ng scale sa mga tubo ng economizer, ang evaporative heating surface at ang superheater ay hindi dapat umabot sa isang kapal na nagiging sanhi ng isang makabuluhang pagtaas sa thermal resistance at isang pagtaas sa temperatura ng pipe wall, at samakatuwid, sa thermal. pagkalkula, ang fraction δc / λc ay maaaring kunin na katumbas ng zero. Ang thermal resistance ng steel wall ng pipe na may maliit na kapal nito (δ m = 0.002 - 0.004 m) at mataas na thermal conductivity ng bakal sa 300 ° C [λ m = 44.4 W / (m * K)] ay mas mababa kaysa ang thermal resistance sa gas at air sides ng pipe, at samakatuwid ay maaaring balewalain.

Ang convective heat transfer ng panlabas na polusyon ng heating surface δ n / λ n ay makabuluhang binabawasan ang halaga ng heat transfer coefficient. Ang epekto ng polusyon ng convective heating surface sa heat transfer ay sinusukat ng pollution coefficient ε = δn / λn. Sa ilang mga kaso, walang sapat na data upang matukoy ang e at ang epekto ng polusyon ay tinatantya ng thermal efficiency coefficient, na siyang ratio ng mga heat transfer coefficient ng kontaminado at malinis na mga tubo: ψ =k n / k. Sa hindi kumpletong paghuhugas ng ibabaw ng pag-init, isang hindi pantay na larangan ng mga bilis at temperatura, pati na rin ang pagkakaroon ng mga stagnant zone, ang kabuuang pagbaba sa koepisyent ng paglipat ng init ng lahat ng mga salik na ito, pati na rin sa polusyon, ay tinatantya ng kadahilanan ng paggamit. D. Kapag nagsusunog ng solid fuel e sa transversely washed beams, kapansin-pansing bumababa ito sa pagtaas ng bilis ng paghuhugas ng pagtaas sa pagtaas ng diameter ng pipe. Sa ilalim ng magkatulad na mga kundisyon, ang koepisyent ng polusyon sa staggered bundle ay humigit-kumulang 2 beses na mas mababa kaysa sa corridor bundle. Ang pagbaba sa longitudinal relative pitch ng mga tubo sa staggered bundle ay makabuluhang binabawasan ang halaga ng pollution factor. Sa mga in-line na bundle, ang laki ng longitudinal relative pitch ay may maliit na epekto sa halaga ng e. Ang impluwensya ng laki ng transverse relative pitch ng mga pipe ay hindi gaanong mahalaga sa kanilang staggered at in-line na pagkakaayos. Ang direksyon ng paggalaw ng daloy ng gas sa beam at ang konsentrasyon ng abo sa mga gas ay halos walang epekto dito. Ang polusyon ng mga finned tube ay mas malaki kaysa sa makinis na mga tubo.

Ang mga pangunahing direksyon para sa paglikha ng mga mababang-polluted na ibabaw ng pag-init ay upang mapataas ang bilis ng mga gas sa kanila at bawasan ang diameter ng mga tubo. Ang pagtaas sa rate ng daloy ng gas ay limitado sa pamamagitan ng pagtaas sa aerodynamic resistance ng bundle, pati na rin ng mga kondisyon para sa pagpigil sa pagsusuot ng mga tubo ng mga particle ng abo. Batay sa mga kundisyong ito, ang bilis ng daloy para sa transversely washed tube bundle kapag nagpapatakbo ng solid fuel boiler ay inirerekomenda na 8-10 m/s, at para sa air heaters 10-14 m/s.

Ang polusyon, thermal efficiency at mga salik sa paggamit sa iba't ibang heating surface ay ibinibigay sa. Ang koepisyent ng polusyon e, (m 2 * K) / W, sa staggered tube bundle ay tinutukoy mula sa expression

kung saan ang ε 0 ay ang paunang kadahilanan ng polusyon; Sa d , Sa fr - mga susog sa diameter ng mga tubo at ang fractional na komposisyon ng abo; Δε - pagwawasto depende sa uri ng gasolina at ang lokasyon ng ibabaw ng pag-init.

Ang paglipat ng init mula sa mga produkto ng pagkasunog sa dingding ay nangyayari dahil sa convection at radiation, at ang koepisyent ng paglipat ng init para sa mga convective beam, W / (m 2 * K), ay tinutukoy ng formula

kung saan ang ξ ay ang utilization factor ng heating surface. Para sa transversely washed tube bundle ng mga modernong boiler ξ=1. Para sa mga screen at mahirap hugasan na mga bundle ng tubo ξ = 0.85 / 0.9; at k - koepisyent ng paglipat ng init sa pamamagitan ng kombeksyon, W / (m 2 * K); a l - koepisyent ng paglipat ng init sa pamamagitan ng radiation, W / (m 2 * K). Ang halaga ng k ay depende sa bilis ng mga gas, ang diameter ng mga tubo at ang disenyo ng bundle, pati na rin sa mga katangian ng mga heating gas. Ang halaga ng al ay depende sa temperatura ng mga gas at kanilang komposisyon, pati na rin sa disenyo ng tube bundle. Ang koepisyent ng paglipat ng init mula sa dingding patungo sa gumaganang likido ay nakasalalay sa rate ng daloy at mga pisikal na katangian nito. Ang thermal resistance sa loob ng mga economizer pipe at evaporative heating surface, pati na rin ang mga superheater ng ultra-high pressure boiler 1/a 2 ay mas mababa sa 1/a 1 at maaaring mapabayaan. Sa mga air heater, ang thermal resistance 1/a 2 ay makabuluhan at dapat isaalang-alang.

Ang convective heat transfer para sa screen heating surface ay tinutukoy na isinasaalang-alang ang init na natanggap ng ibabaw ng mga screen mula sa furnace:

kung saan ang kadahilanan (1+Q l /Q) ay isinasaalang-alang ang init na natanggap mula sa firebox sa pamamagitan ng ibabaw ng mga screen.

Heat transfer coefficient sa staggered tube bundle ng mga superheater kapag nagsusunog ng solid fuels

Convective heat transfer para sa mga economizer, once-through na boiler transition zone at evaporator surface, at supercritical superheater

Heat transfer coefficient para sa smooth-tube staggered at in-line na mga bundle kapag nagsusunog ng gas at fuel oil, pati na rin ang mga in-line na bundle kapag nagsusunog ng solid fuels:

para sa mga superheater

para sa mga economizer, mga transition zone ng once-through na boiler, supercritical steam superheater, pati na rin ang mga bundle at festoons ng low-power boiler kapag gumagana sa solid fuels

kung saan ang ψ ay ang koepisyent ng thermal efficiency ng heating surface.

Sa kaso ng pinaghalong transverse-longitudinal na paghuhugas ng mga bundle ng makinis na tubo, ang mga koepisyent ng paglipat ng init ay tinutukoy nang hiwalay para sa mga transversely at longitudinal na hugasan na mga seksyon ayon sa average na bilis ng gas para sa bawat isa sa kanila at na-average ayon sa formula

Heat transfer coefficient k, W / (m 2 * K), sa tubular at plate air heaters

kung saan ang ξ ay ang utilization factor, na isinasaalang-alang ang pinagsamang epekto ng polusyon, hindi kumpletong paghuhugas ng ibabaw gamit ang mga gas at hangin, at pag-apaw ng hangin sa mga sheet ng tubo.

Ang koepisyent ng paglipat ng init ng plate packing ng isang umiikot na regenerative air heater, tinutukoy ang kabuuang dobleng panig na ibabaw ng mga plato,

kung saan ang x 1 \u003d H r / H \u003d F in / F ay ang ratio ng lugar ng heating surface na hinugasan ng mga gas o ang kaukulang seksyon ng buhay sa kabuuang lugar ng ibabaw o ang kabuuang seksyon ng pampainit ng hangin; x 2 - ang proporsyon ng heating surface area na hinugasan ng hangin; isang 1 at 2 - mga koepisyent ng paglipat ng init mula sa mga gas patungo sa dingding at mula sa dingding hanggang sa hangin, W / (m 2 * k); n - koepisyent na isinasaalang-alang ang hindi pagkatigil ng paglipat ng init, sa isang air heater rotor speed n > 1.5 rpm ¶=1.

Heat transfer coefficient para sa cast-iron ribbed at ribbed-toothed, pati na rin ang mga plate air heaters

kung saan ξ - kadahilanan ng paggamit; isang 1priv at isang 2priv - pinababang mga koepisyent ng paglipat ng init mula sa mga gilid ng gas at hangin, na isinasaalang-alang ang paglaban ng paglipat ng init ng ibabaw at palikpik, W / (m 2 * K); N / N Vp - ang ratio ng mga lugar ng buong ibabaw mula sa mga gilid ng gas at hangin.

Convective heat transfer sa pamamagitan ng convection. Ang convective heat transfer sa pamamagitan ng convection sa mga heating surface ng boiler ay nag-iiba sa isang malawak na hanay depende sa bilis at temperatura ng daloy, na tumutukoy sa linear na laki at lokasyon ng mga tubo sa bundle, ang uri ng ibabaw (makinis o ribed) at ang likas na katangian ng paghuhugas nito (paayon, nakahalang), ang mga pisikal na katangian ng daluyan ng paghuhugas, at sa ilang mga kaso - sa temperatura ng dingding. Ang nakatigil na proseso ng convective heat transfer sa pare-parehong pisikal na mga parameter ng heat exchange media ay inilalarawan ng isang sistema ng mga differential equation ng energy conservation, momentum conservation, at flow mass conservation. Sa ilalim ng mga partikular na kundisyon, ang mga kundisyon ng pagiging natatangi ay idinagdag sa mga equation na ito: ang mga halaga ng mga pisikal na pare-pareho, bilis at mga patlang ng temperatura, mga parameter ng disenyo, atbp. Ang solusyon ng mga equation na ito ay mahirap, at samakatuwid, sa mga kalkulasyon ng engineering, ang mga dependency ng criterion ay nakuha sa ginamit ang batayan ng teorya ng pagkakatulad at pang-eksperimentong datos. Ang mga resulta ng pag-aaral ay naproseso sa anyo ng power-law dependences Nu = / (Re Рг), kung saan ang Nu, Re at Рг ay ang mga numero ng Nusselt, Reynolds at Prandtl, ayon sa pagkakabanggit. Kapag tinutukoy ang a k, ang daloy ng rate ng mga produkto ng pagkasunog , m/s, ay tinutukoy ng formula

kung saan ang F ay ang bukas na lugar ng tambutso, m 2; В р - tinantyang pagkonsumo ng gasolina, kg/h; Ang W ay ang dami ng mga produkto ng pagkasunog sa bawat 1 kg ng gasolina, m 3 / kg, sa isang presyon ng 100 kPa at 0 ° C, na tinutukoy ng average na koepisyent ng labis na hangin sa tambutso.

Ang bilis ng hangin sa air heater, m/s,

kung saan V 0 2 - ang teoretikal na dami ng hangin na kinakailangan para sa pagkasunog ng gasolina sa isang presyon ng 100 kPa at 0°C; ß vp - koepisyent na isinasaalang-alang ang mga pagkawala ng hangin sa air heater at muling sirkulasyon ng mga gas sa pugon.

Bilis ng singaw ng tubig o tubig sa mga tubo, m/s,

kung saan ang O ay ang pagkonsumo ng singaw, tubig, kg / h; v Ср - average na tiyak na dami ng singaw, tubig, m 3 /kg; f - lugar ng libreng seksyon para sa pagpasa ng singaw, tubig, m 3 .

Maaliwalas na lugar, m 2, para sa pagdaan ng mga gas o hangin sa mga gas duct na puno ng mga tubo:

para sa transversely wash smooth tube bundle

kung saan ang a at b ay ang mga sukat ng tambutso sa isang partikular na seksyon, m 2; Z 1 - ang bilang ng mga tubo sa isang hilera; d at I - diameter at haba ng mga tubo, m.

Sa paayon na paghuhugas ng mga tubo at ang daloy ng daluyan sa loob ng mga tubo

kung saan ang z ay ang bilang ng mga tubo na konektado sa parallel;

kapag ang daluyan ay dumadaloy sa pagitan ng mga tubo

Ang pag-average ng mga seksyon ng buhay na may iba't ibang mga lugar sa mga indibidwal na seksyon ng gas duct ay isinasagawa mula sa kondisyon ng mga average na bilis. Ang temperatura ng daloy ng gas sa tambutso ay kinuha katumbas ng kabuuan ng average na temperatura ng pinainit na daluyan at ang pagkakaiba sa temperatura. Kapag ang mga gas ay pinalamig ng hindi hihigit sa 300 ° C, ang kanilang average na temperatura ay maaaring matukoy bilang arithmetic mean sa pagitan ng mga temperatura sa pasukan at labasan ng gas duct. Ang koepisyent ng paglipat ng init sa pamamagitan ng convection a k, W / (m 2 * K), na may transverse na paghuhugas ng mga in-line na beam at screen, na tinutukoy sa kabuuang lugar ng panlabas na ibabaw ng mga tubo, ay tinutukoy ng formula

kung saan C s - pagwawasto para sa bilang ng mga hilera ng mga tubo kasama ang daloy ng gas sa z ≥ 10, C s = 1; C s - pagwawasto para sa pag-aayos ng beam, na tinutukoy depende sa ratio ng longitudinal at transverse pitch sa diameter . λ - thermal conductivity sa isang average na temperatura ng daloy, W / (m 2 * K); v ay ang kinematic lagkit ng mga produkto ng pagkasunog sa average na temperatura ng daloy, m 2 / s; d - diameter ng tubo, m; w ay ang bilis ng mga produkto ng pagkasunog, m/s.

Heat transfer coefficient sa pamamagitan ng convection sa panahon ng transverse washing ng chess beams, W / (m 2 * K),

kung saan ang C s ay isang koepisyent na tinutukoy depende sa relatibong transverse pitch σ 1 at ang halaga ng φ σ1 = (σ 1 - 1) / (σ "2 - 2), σ" 2= √0.025σ "1 + 2, σ " 2 - kamag-anak na longitudinal pitch ng mga tubo sa 0.1< φ σ <1,7, С a = 0,34φ 0 σ ; С z - поправка на число рядов труб по ходу газов: при числе рядов труб z 2 < 10 и σ 1 <3,0 С z = 3,12 z 0’05 2 - 2,5.

Para sa mga bundle kung saan ang mga tubo ay bahagyang matatagpuan sa pattern ng checkerboard, at bahagyang sa isang corridor order, ang heat transfer coefficient ay tinutukoy nang hiwalay para sa bawat bahagi. Heat transfer coefficient a k, W / (m 2 * K), na may longitudinal na daloy sa paligid ng heating surface sa pamamagitan ng isang single-phase turbulent flow sa mga pressure at temperatura na malayo sa kritikal,

kung saan d e - katumbas na diameter, m; C t , C d , C l - mga pagwawasto para sa temperatura ng daloy, diameter ng tubo at haba ng tubo.

Kapag dumadaloy sa isang bilog na tubo, ang katumbas na diameter ay katumbas ng panloob na diameter. Kapag dumadaloy sa isang non-circular pipe o sa isang annular channel, rf 3 \u003d 4F / U, m, kung saan ang F ay ang lugar ng bukas na seksyon ng channel, m 2; U-washed perimeter, m. Para sa isang parihabang seksyon na puno ng mga tubo ng mga screen o convective bundle,

kung saan ang a at b ay ang malinaw na nakahalang mga sukat ng tambutso, m; g - ang bilang ng mga tubo sa tambutso; d - panlabas na diameter ng mga tubo, m.

Ang pagwawasto Ct ay depende sa temperatura ng daloy at sa dingding. Para sa mga produkto ng pagkasunog at hangin, ang Ct correction ay ipinakilala lamang kapag sila ay pinainit. Sa daloy ng singaw at tubig sa boiler Ct ≈ 1. Pagwawasto para sa kamag-anak na haba ng tubo 1.4 sa l / d=20.

Heat transfer coefficient mula sa gas papunta sa mga screen, W / (m 2 * K),

kung saan ang a k ay ang koepisyent ng paglipat ng init sa pamamagitan ng kombeksyon, na tinutukoy sa kabuuang lugar ng ibabaw ng mga screen, W / (m 2 * K); e - kadahilanan ng polusyon, m 2 *K / W; x ay ang angular coefficient ng mga screen; S 2 - hakbang sa pagitan ng mga screen, m. Heat transfer coefficient ak, W / (m 2 * K), para sa regenerative rotary air heaters (RVV)

Ang mga halaga ng mga coefficient Ct at C/ ay tinutukoy sa parehong paraan tulad ng sa kaso ng isang longitudinal na daloy sa paligid ng heating surface; kapag nagpupuno ng RVV mula sa mga corrugated spacer sheet (tingnan ang Ch. 20) A \u003d 0.027, mula sa makinis na mga spacer sheet A \u003d 0.021. Sa intensified packing, ang katumbas na diameter ng packing ay d e = 9.6 mm, na may non- intensified packing d e = 7.8 mm, para sa isang malamig na yugto na binubuo ng makinis na mga sheet, d e = 9.8 mm.

Para sa cast-iron ribbed at ribbed-toothed air heaters na ginawa ng mga domestic factory, ang pinababang heat transfer coefficient mula sa gas side para sa malinis na mga tubo a Pr, W / (m 2 * K), na tinutukoy sa kabuuang panlabas na ibabaw, ay tinutukoy ng ang formula

kung saan ang s rb ay ang hakbang ng mga tadyang, m.

Ang mga halaga ng natitirang dami ay ipinahiwatig sa itaas. Ang pinababang convective heat transfer mula sa air side, na tinutukoy sa kabuuang panloob na ibabaw ng mga tubo na may mga longitudinal ribs sa loob ng mga ito, ay tinutukoy ng mga formula

kung saan ang l Pr ay ang haba ng may palikpik na bahagi ng mga tubo, m.

Heat transfer coefficient sa pamamagitan ng radiation. Ang dami ng init na inilipat sa 1 m 2 ng heating surface sa pamamagitan ng radiation ng isang daloy ng gas, Q L, W / m 2 ay tinutukoy gamit ang heat transfer coefficient ng radiation W / (m 2 * K),

kung saan ang q l ay ang dami ng init na inilipat sa 1 m 2 ng heating surface sa pamamagitan ng radiation kJ / (m 2 * h); θ at t c - temperatura ng mga gas at kontaminadong pader, 0ºС.

Sa mga produkto ng pagkasunog ng gasolina kapag gumagamit ng solidong gasolina, bilang karagdagan sa mga triatomic gas, mayroong mga particle ng abo na nasuspinde sa daloy. Ang koepisyent ng paglipat ng init ng radiation ng mga produkto ng pagkasunog a, W / (m 2 * K):

para sa maalikabok na daloy

dito ang isang 3 ay ang integral coefficient ng thermal radiation ng kontaminadong pader (para sa pagpainit ng mga ibabaw ng boiler a 3 = 0.8); a - ang parehong daloy ng gas sa temperatura T, na tinutukoy ng formula a = 1 - e kps , dito kps - ang kabuuang optical na kapal ng layer ng mga produktong pagkasunog ng gasolina; p para sa mga natural na aspirated boiler ay ipinapalagay na 0.1 MPa; T ay ang temperatura ng mga produkto, K; T 3 - temperatura ng kontaminadong panlabas na ibabaw, K.

Ang optical na kapal ng maalikabok na daloy kps = (k r r n + k el μ el)ps. Ang mga halaga ng k r at k el depende sa bahagyang presyon ng triatomic gas, ang kapal ng radiating layer at ang konsentrasyon ng abo ay ibinibigay sa. Halimbawa, kapag ang boiler ay tumatakbo sa solid fuel dust at ang distansya sa pagitan ng mga tubo ay halos 0.17 m, ang halaga ng fe 2 ≤ 2.8 at k el ≤ 8.2. Para sa isang hindi maalikabok na daloy (mga produkto ng pagkasunog ng mga gas at likidong gasolina), ang pangalawang termino ay katumbas ng zero.

Ang attenuation coefficient ng mga sinag ng mga triatomic na gas at particle ay matatagpuan mula sa (9.19) at tinutukoy mula sa . Ang mabisang kapal ng radiating layer sa kaso ng radiation ng dami ng gas na limitado sa lahat ng panig, m,

kung saan ang V ay ang volume ng radiating layer, m3; F og - ang lugar ng mga saradong ibabaw, m 2.

Para sa makinis na mga bundle ng tubo, m,

Para sa mga bundle ng finned tubes, ang halaga ng s na nakuha mula sa (9.65) ay dapat na i-multiply sa 0.4.

Ang epektibong kapal ng radiant layer para sa itaas na yugto ng air heater ay ipinapalagay na 0.9 d para sa tubular air heaters, kung saan ang d ay ang diameter ng mga pipe, m. polusyon, °C.

kung saan ang Q ay ang heat absorption ng isang ibinigay na heating surface, kJ/kg, na tinutukoy mula sa balanse equation ayon sa dati nang tinanggap na panghuling temperatura ng isa sa media; Q n - init na nakikita ng ibabaw sa pamamagitan ng radiation mula sa pugon o mula sa dami sa harap nito, kJ / kg; t ay ang average na temperatura ng daluyan, ° С; H - heating surface area, m 2; e - kadahilanan ng polusyon, m 2 *K / W; at 2 - koepisyent ng paglipat ng init mula sa dingding patungo sa singaw, W / (m 2 * K).

Ang value 8 para sa staggered superheater at screen ay kinukuha ayon sa data. Para sa in-line at staggered superheater at wall pipe kapag nagsusunog ng mga likidong fuel e» 0.003, at kapag nagsusunog ng solid fuels 8 ≈ 0.005 m 2 * K / W. Sa ibang mga kaso, ang temperatura ng dingding t 3 = t + Δt, °C.

Para sa mga scallop Δt = 80 °С. Para sa single-stage economizers sa θ = 400°C, second-stage economizers at evaporative bundle ng low-power boiler kapag nagsusunog ng solid at liquid fuels Δt = 60°C. Para sa mga unang yugto ng mga economizer at single-stage na air heater, para sa staggered at in-line na mga bundle kapag nagsusunog ng solid at liquid fuel sa θ< 400°С Δt = 25ºС. При сжигании газа для всех поверхностей нагрева Δt = 25°С.

Ang init na inilipat ng radiation sa ibabaw ng pag-init ng dingding sa pamamagitan ng isang bundle ng mga tubo sa isang hilera ng mga tubo, kJ / kg, ay tinutukoy ng formula

kung saan ang a l ay ang koepisyent ng paglipat ng init sa pamamagitan ng radiation, W / (m 2 * K); t a - temperatura ng kontaminadong pader, °C; H l - lugar ng radiation-receiving heating surface, m 2 .

Nilalaman ng seksyon

Ang konsepto ng convective heat transfer ay sumasaklaw sa proseso ng paglipat ng init sa panahon ng paggalaw ng isang likido o gas. Sa kasong ito, ang paglipat ng init ay isinasagawa nang sabay-sabay sa pamamagitan ng convection at thermal conductivity. Ang convection ay posible lamang sa isang fluid medium, dito ang paglipat ng init ay inextricably na nauugnay sa paglipat ng medium mismo. Sa kasong ito, ang thermal conductivity ay nauunawaan bilang proseso ng paglipat ng init na may direktang kontak ng mga indibidwal na particle ng daluyan na may iba't ibang temperatura.

Ang convective heat transfer sa pagitan ng daloy ng isang likido o gas at sa ibabaw ng isang solidong katawan ay tinatawag na convective heat transfer. Sa mga kalkulasyon ng engineering, ang paglipat ng init ay tinutukoy, habang ang convective heat transfer sa loob ng daluyan ay hindi direktang interes, dahil ang paglipat ng init sa loob ng daluyan ay quantitatively na protektado sa paglipat ng init.

Sa mga praktikal na kalkulasyon, ginagamit ang batas ng Newton-Richmann. Ayon sa batas, ang daloy ng init - Q mula sa daluyan patungo sa dingding o mula sa dingding patungo sa daluyan ay proporsyonal sa koepisyent ng paglipat ng init sa pamamagitan ng convection - á k, ang ibabaw ng palitan ng init - F at ang pagkakaiba ng temperatura - ∆t = t c -t w, ibig sabihin.

Q \u003d á k (t c -t w) ⋅ F, W (kcal / oras),

kung saan: t s – temperatura ng ibabaw ng katawan; t w ay ang temperatura ng likido o gas na daluyan na nakapalibot sa katawan.

Ang daloy ng init - Q mula sa heating medium sa heated medium sa pamamagitan ng ibabaw (wall) na naghihiwalay sa kanila ay proporsyonal sa heat transfer coefficient - k, ang init exchange surface - F at ang temperatura pagkakaiba ∆t, i.e.

Q = ê⋅∆t⋅F, W (kcal/h).

Ang pagkakaiba sa temperatura ∆t sa kasong ito ay ang average na pagkakaiba ng temperatura sa buong ibabaw ng pag-init ng media na kasangkot sa pagpapalitan ng init. Sa steady state mode ng heat transfer para sa direct-flow at counter-flow scheme ng paggalaw ng media, ang ∆t ay tinutukoy ng average na logarithmic na pagkakaiba sa pagitan ng mga temperatura ng heating at heated media ayon sa formula:

∆t = ∆t b - ∆t m, K (°C),

2.31g (∆ t b / ∆t m)

kung saan: ∆ t b- pagkakaiba sa temperatura ng media sa dulo ng ibabaw ng paglipat ng init, kung saan ito ang pinakamalaking, K (° С); ∆ t m– pagkakaiba sa temperatura ng media sa kabilang dulo ng ibabaw ng paglipat ng init, kung saan ito ang pinakamaliit, K (° С); k - koepisyent ng proporsyonalidad, na tinatawag na koepisyent ng paglipat ng init, W / (m 2 ⋅K) o kcal / m 2 ⋅h⋅gr.

Ito ay nagpapahayag ng dami ng init sa watts o kilocalories na inilipat mula sa heating medium sa interface na pinainit sa pamamagitan ng 1 m 2 para sa isang oras sa temperatura na pagkakaiba ng 1 degree.

Para sa isang patag na ibabaw at para sa mga tubo na may ratio ng panlabas na lapad sa panloob na lapad bilang d n≤ 2 heat transfer coefficient ay tinutukoy ng formula:

ê \u003d 1, W / (m 2 K) o kcal / m 2 ⋅h⋅deg,

1 + Scm + 1

á gr á á hubad

kung saan: a gr- thermal resistance ng heat transfer mula sa heating medium papunta sa interface sa m 2 ⋅K/W o m 2 ⋅h⋅deg/kcal (á ay ang coefficient ng convective heat transfer ng heating medium);

ë ay ang thermal resistance ng pader; Scm ay ang kapal ng pader sa m; ë – thermal conductivity ng wall material sa W/(m⋅K) o kcal/m⋅h⋅deg;

á hubad- thermal resistance sa paglipat ng init mula sa dingding patungo sa heated medium sa m 2 K / W o m 2 ⋅h⋅deg / kcal (á hubad ay ang koepisyent ng convective heat transfer sa heated medium).

Sa mga thermal unit (boiler) sa panahon ng pag-init at paglamig ng mga gas (hangin), ang heat transfer coefficient á sa nag-iiba sa loob ng 17–58 W/m 2 K (15–50 kcal/m 2 ⋅h⋅deg). Kapag nagpapainit at nagpapalamig ng tubig - sa loob ng 233–11630 W / m 2 K (200–10000 kcal / m 2 ⋅h⋅deg).

Heat transfer coefficient á sa depende sa:

Ang likas na katangian ng daloy ng daluyan, na tinutukoy ng Reynolds criterion

Re = Wd = ñ ⋅ W ⋅d ;

Ang ratio ng mga panloob na thermal resistance sa mga panlabas na thermal resistance ay, tinatawag na Nusselt criterion ë

Nu = a sa d;

Mga pisikal na katangian ng daluyan (likido, mga gas) na nailalarawan sa pamamagitan ng pamantayang Prandtl

Pr = í c ñ = í .

Paglipat ng init sa magulong rehimen ng daloy

Sa magulong daloy ng iba't ibang mga gas at likido sa pamamagitan ng mahabang tubo at mga channel upang matukoy á sa ang criterion equation ng M.A. ay kadalasang ginagamit. Mikheev:

(na may Re ≥ 10000 at é ≥ 50): Nu = 0.021Re 0.8 Pr avg 0.43 (Pr avg) 0.25 ,

kung saan ang Pr cf ay ang mga halaga ng Prandtl criterion sa isang average na temperatura ng mga gas at likido na katumbas ng kalahati ng kabuuan ng mga temperatura ng daloy sa pumapasok at labasan ng tubo; Ang Pr st ay ang mga halaga ng Prandtl criterion sa temperatura ng mga gas at likido na katumbas ng average na temperatura ng dingding.

Heat transfer coefficient á sa sa mga maiikling tubo o channel (d< 50) имеет большие значения по сравнению с длинными трубами или каналами. Уравнение М.А. Михеева для течения по коротким трубам или каналам:

Nu = 0.021Re 0.8 Pr av 0.43 (Pr av) 0.25 ⋅ ϕ

Ang mga halaga ng ϕ ay ibinibigay sa Talahanayan. 7.20.

Talahanayan 7.20. Salik ng pagwawasto ϕ

Re	é Saloobin d
2	5	10	20	40	50
1⋅10 4 2⋅10 4 5⋅10 4 1⋅10 5 1⋅10 6	1,50 1,40 1,27 1,22 1,11	1,34 2,27 1,18 1,15 1,08	1,23 1,18 1,13 1,10 1,05	1,13 1,10 1,08 1,06 1,05	1,03 1,02 1,02 1,02 1,01	1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

Halimbawa, para sa mga produktong combustion, ang criterion na Pr cf ay 0.72, ang equation ng M.A. Kinuha ni Mikheev ang form:

á sa dWd

Para sa mahabang tubo Nu ≅ 0.018Re 0.8 o = 0.018 () 0.8;

á sa dWd

Para sa mga maiikling tubo Nu ≅ 0.018Re 0.8 ⋅ ϕ o = 0.018() 0.8 ⋅ ϕ .

Mula sa mga equation na ito, ang mga koepisyent ng paglipat ng init ay tinutukoy:

Para sa mahahabang tubo at mga channel

á sa\u003d 0.018 ⋅ ⋅, W / m 2 K, (kcal / m 2 oras deg).

Para sa mga maiikling tubo at channel

á sa\u003d 0.018 ⋅ ⋅ ⋅ ϕ, W / m 2 K, (kcal / m 2 oras deg).

Coefficient á sa kapag pinainit ay hindi katumbas ng á sa kapag nagpapalamig ng mga gas. Kapag lumalamig á sa higit ∼ 1.3 beses kaysa kapag pinainit. Samakatuwid, ang koepisyent ng paglipat ng init sa pamamagitan ng convection sa panahon ng paglamig ng mga flue gas sa isang magulong rehimen ng daloy at sa Pr av = 0.72 ay dapat matukoy ng formula:

Para sa mahabang tubo á sa\u003d 0.0235 ⋅ ⋅, W / m 2 K, (kcal / m 2 oras deg).

Para sa mga maiikling tubo:

á sa\u003d 0.0235 ⋅ ⋅ ⋅ ϕ, W / m 2 K (kcal / m 2 oras deg).

Ang mga pisikal na katangian ng hangin ay ibinibigay sa Seksyon 6.1. Ang mga pisikal na katangian ng mga flue gas ay ibinibigay sa talahanayan. 7.21. Ang mga halaga ng Prandtl criterion para sa tubig sa linya ng saturation ay ibinibigay sa Seksyon 6.2.

Talahanayan 7.21. Mga pisikal na katangian ng mga flue gas ng medium na komposisyon

Temperatura	Coefficient thermal conductivityë SR, kcal/m oras °C	Kinematic viscosity coefficientí SR ⋅10 6, m 2 / seg	Prandtl criterion Pr СР
1	2	3	4
0	0,0196	12,2	0,72
100	0,0269	21,5	0,69
200	0,0345	32,8	0,67
300	0,0416	45,8	0.65
400	0,0490	60,4	0,64
500	0,0564	76,3	0,63
1	2	3	4
600	0,0638	93,6	0,62
700	0,0711	112	0,61
800	0,0787	132	0,60
900	0,0861	152	0,59
1000	0,0937	174	0,58
1100	0,101	197	0,57
1200	0,108	221	0,56
1300	0,116	245	0,55
1400	0,124	272	0,54
1500	0,132	297	0,53
1600	0,14	323	0,52

Paglipat ng init sa ilalim ng rehimeng daloy ng laminar

Ang isang tinatayang pagtatantya ng average na koepisyent ng paglipat ng init ay kadalasang isinasagawa gamit ang criterion equation ng M.A. Mikheev (para sa Re ≤ 2200):

á sa= 0.15 ⋅ ⋅ Re 0.33 ⋅ Pr av 0.33 (Gr av ⋅ Pr av) 0.1 ⋅ () 0.25 ⋅ ϕ ,

na, bilang karagdagan sa mga naunang ipinakita, ay may kasamang isa pang pamantayan - Gr, na tinatawag na Grashof criterion, na nagpapakilala sa puwersa ng pag-aangat ng mga gas (gravity para sa mga likido).

â ⋅ g ⋅ d 3 ⋅ ∆t

kung saan: â ay ang koepisyent ng volumetric expansion ng isang likido o mga gas, para sa mga gas â = 273, 1 deg.

g - libreng pagbagsak ng acceleration (pagpabilis ng grabidad), m / s 2;

d - pinababang diameter o para sa mga vertical na pader - taas ng pader, m;

Ang ∆t ay ang pagkakaiba ng temperatura sa pagitan ng pinainit na mga pader at ng daluyan (t st - t cf) o (t cf - t st);

í - koepisyent ng kinematic viscosity, m 2 / s

ϕ - koepisyent na isinasaalang-alang ang kamag-anak na haba ng mga tubo, katumbas ng

Ang paglipat ng init sa panahon ng sapilitang transverse na paghuhugas ng mga bundle ng tubo

Heat transfer coefficient sa pamamagitan ng convection sa isang transversely wash in-line pipe bundle (Fig. 7.10):

á sa\u003d 0.206С z ⋅ С s ⋅ d í 0.65 ⋅ Pr 0.33, W / (m 2 K),

kung saan: С z ay ang koepisyent na isinasaalang-alang ang bilang ng mga hilera ng mga tubo z kasama ang daloy ng gas sa gas duct, sa z<10 С z = 0,91+0,0125 (z-2), а при z>10 C z = 1;

C s - koepisyent na isinasaalang-alang ang geometric na layout ng tube bundle - depende sa longitudinal S 2 at transverse S 1 na mga hakbang,

C s \u003d 1+ 2S 1 - 3 1 - S 2 3 -2

ë ay ang koepisyent ng thermal conductivity ng mga gas sa average na temperatura ng daloy, W/(m⋅K) o kcal/m⋅h⋅gr.;

d ay ang panlabas na diameter ng mga tubo, m;

w ay ang average na bilis ng gas, m/s;

í ay ang koepisyent ng kinematic viscosity ng mga gas sa average na temperatura ng daloy, m 2 / s.

Heat transfer coefficient sa pamamagitan ng convection sa isang transversely washed tube bundle (Fig. 7.9.):

á sa\u003d С s ⋅ С z ⋅ d í 0.6 ⋅ Pr 0.33, W / (m 2 ⋅ K),

kung saan: С s ay nakasalalay sa S 1 at ϕ s ;

ϕ s \u003d (S 1 / d - 1) (S ′ 2 / d), S ′ 2 - ang average na diagonal na pitch ng mga tubo (Larawan 7.9.);

sa 0.1< ϕ s ≤ 1,7 и при S 1 /d ≥ 3,0 С s = 0,34 ⋅ ϕ s 0,1 ;

sa 1.7< ϕ s ≤ 4,5 и при S 1 /d < 3,0 С s = 0,275 ⋅ ϕ s 0,5 ;

Sa z = 4 sa z< 10 и S 1 /d ≥ 3.

Ang paglipat ng init sa panahon ng sapilitang paayon na paghuhugas ng tubular heating surface

Heat transfer coefficient sa pamamagitan ng convection:

á sa\u003d 0.023 d eq í 0.8 ⋅ Pr 0.4 ⋅ С t ⋅ С d ⋅ С l, W / (m 2 ⋅K),

kung saan: C t - koepisyent ng temperatura depende sa temperatura ng daluyan at dingding - para sa tubig at singaw, pati na rin kapag nagpapalamig ng mga gas C t \u003d 1.0, kapag nagpainit ng mga produkto ng pagkasunog at air C t \u003d (T / T st ) 0.5 , kung saan ang T at T st - ang temperatura ng gas, hangin at pader, sa degrees K;

Ang С d ay ang koepisyent na ipinakilala para sa daloy sa mga annular channel, na may isang panig na pag-init ng ibabaw na 0.85 ≤ С d ≤ 1.5, na may dalawang panig na С d = 1;

Ang C l ay isang koepisyent depende sa haba ng channel; na may paayon na paghuhugas ng mga tubo 1 ≤ С l ≤ 2, na may l > 50d С l = 1.0.

Mga bahagyang formula para sa pagtukoy ng mga koepisyent ng paglipat ng init sa pamamagitan ng convection

Para sa mga high-temperature thermal unit (ayon sa N.N. Dobrokhotov):

á sa\u003d 10.5W 0, W / m 2 K (o á sa\u003d 9W 0, kcal / m 2 oras deg), kung saan: W 0 - bilis ng gas sa puwang ng pugon, tinutukoy sa 0 ° C, i.e. nm 3 / s.

Para sa paggalaw ng mga flue gas (hangin) sa pamamagitan ng mga brick channel na may mga sukat mula 40 × 40 hanggang 90 × 90 mm (ayon kay M.S. Mamykin):

W 0 0.8 4 W 0.8 4

á sa\u003d 0.9 √ T, W / m 2 K (o 0.74 √ T, kcal / m 2 oras deg),

kung saan: T ay ang ganap na temperatura ng mga gas, °K; d ay ang pinababang diameter sa m;

Para sa libreng paggalaw ng hangin kasama ang mga patayong ibabaw ng mga dingding sa mababang temperatura (ayon kay M.S. Mamykin):

á sa\u003d 2.56 √ t 1 - t 2, W / m 2 K (o 2.2 √ t 1 - t 2, kcal / m 2 oras deg), kung saan:

(t 1 - t 2) - ang pagkakaiba sa temperatura sa pagitan ng mga ibabaw ng mga dingding at gas. Para sa pahalang na ibabaw na nakaharap paitaas, sa halip na isang koepisyent na 2.56 (2.2), 3.26 (2.8) ang kinukuha at para sa pababang nakaharap sa 1.63 (1.4).

Para sa mga nozzle ng regenerative heat exchangers (ayon kay M.S. Mamykin):

á sa\u003d 8.72, W / m 2 ⋅K (o á sa\u003d 7.5, kcal / m 2 ⋅ oras ⋅ deg).

Kalmadong tubig - metal na pader (ayon kay H. Kuhling):

á sa\u003d 350 ÷ 580, W / (m 2 ⋅K);

Umaagos na tubig - isang metal na pader (ayon kay H. Kuhling):

á sa\u003d 350 + 2100 √ W, W / (m 2 ⋅K), kung saan ang W ay ang bilis sa m / s.

Ang hangin ay isang makinis na ibabaw (ayon kay H. Kuhling):

á sa\u003d 5.6 + 4W, W / (m 2 ⋅ K), kung saan ang W ay ang bilis sa m / s.

Sa fig. 7.17.–7.22. ibinibigay ang mga nomogram upang matukoy ang á sa graphic na pamamaraan.

kanin. 7.17. Heat transfer coefficient sa pamamagitan ng convection sa panahon ng transverse washing ng in-line smooth-tube bundle, αc = Cz⋅Cf⋅αn, W/m2⋅K (kcal/m2⋅h⋅deg) (rH2O ay ang volume fraction ng water vapor)

kanin. 7.18. Heat transfer coefficient sa pamamagitan ng convection sa panahon ng transverse washing ng staggered smooth-tube bundle, αc = Cz⋅Cf⋅αn, W/m2⋅K (kcal/m2⋅h⋅deg), (rH2O ay ang volume fraction ng water vapor)

kanin. 7.19. Heat transfer coefficient sa pamamagitan ng convection sa panahon ng longitudinal na paghuhugas ng makinis na mga tubo na may hangin at mga flue gas

kanin. 7.20. Heat transfer coefficient sa pamamagitan ng convection sa panahon ng longitudinal na paghuhugas ng makinis na mga tubo na may hindi kumukulong tubig, α = C ⋅ α , W/m2 ⋅K (kcal/m2 ⋅h⋅deg)

kanin. 7.21. Convection heat transfer coefficient para sa mga plate air heaters sa Re< 10000, αк = Cф⋅ αн, Вт/м2⋅К (ккал/м2⋅ч⋅град)

kanin. 7.22. Heat transfer coefficient sa pamamagitan ng convection para sa regenerative air heaters sa Re ≤ 5200, αk = Cf⋅ αn, W/m2⋅K (kcal/m2⋅h⋅deg)

α - nailalarawan ang intensity ng convective heat transfer at depende sa bilis ng coolant, kapasidad ng init, lagkit, hugis ng ibabaw, atbp.

[W / (m 2 grad)].

Ang koepisyent ng paglipat ng init ay ayon sa bilang na katumbas ng lakas ng daloy ng init na inilipat sa isang metro kuwadrado ng ibabaw sa pagkakaiba ng temperatura sa pagitan ng coolant at ng ibabaw na 1°C.

Ang pangunahing at pinakamahirap na problema sa pagkalkula ng mga proseso ng convective heat transfer ay ang paghahanap ng heat transfer coefficient α . Mga modernong pamamaraan para sa paglalarawan ng koepisyent ng proseso. thermal conductivity batay sa teorya layer ng hangganan, gawing posible na makakuha ng teoretikal (eksakto o tinatayang) solusyon para sa ilang simpleng sitwasyon. Sa karamihan ng mga kaso na nakatagpo sa pagsasanay, ang koepisyent ng paglipat ng init ay tinutukoy sa eksperimento. Sa kasong ito, parehong ang mga resulta ng mga teoretikal na solusyon at pang-eksperimentong data ay pinoproseso ng mga pamamaraan mga teoryapagkakatulad at kadalasang kinakatawan sa sumusunod na walang sukat na anyo:

Nu=f(Re, Pr) - para sa sapilitang kombeksyon at

Nu=f(Gr Re, Pr) - para sa libreng convection,

saan
- Nusselt number, - walang sukat na heat transfer coefficient ( L- karaniwang laki ng daloy, λ - koepisyent ng thermal conductivity); Re=- ang bilang ng Reynolds na nagpapakilala sa ratio ng mga puwersa ng pagkawalang-galaw at panloob na alitan sa daloy ( ikaw- katangian ng bilis ng daluyan, υ - kinematic coefficient ng lagkit);

Sinabi ni Pr=- ang Prandtl number, na tumutukoy sa ratio ng mga intensity ng thermodynamic na proseso (α ay ang koepisyent ng thermal diffusivity);

Gr=
- ang numero ng Grasshof na nagpapakilala sa ratio ng mga pwersang Archimedean, mga puwersang inertial at panloob na alitan sa daloy ( g- pagbilis ng gravity, β - thermal coefficient ng pagpapalawak ng dami).

• Ano ang nakasalalay sa koepisyent ng paglipat ng init? Ang pagkakasunud-sunod ng magnitude nito para sa iba't ibang mga kaso ng paglipat ng init.

Convective heat transfer coefficient α mas malaki mas mataas ang thermal conductivity λ at rate ng daloy w, mas maliit ang coefficient ng dynamic na lagkit υ at mas malaki ang density ρ at mas maliit ang pinababang diameter ng channel d.

Ang pinaka-kagiliw-giliw na kaso ng convective heat transfer mula sa punto ng view ng mga teknikal na aplikasyon ay convective heat transfer, iyon ay, ang proseso ng dalawang convective heat transfer na nagaganap sa interface ng dalawang phase (solid at liquid, solid at gaseous, liquid at gaseous). ). Sa kasong ito, ang gawain sa pagkalkula ay upang mahanap ang density ng heat flux sa hangganan ng phase, iyon ay, ang halaga na nagpapakita kung gaano kalaki ang init na natatanggap o ibinibigay ng isang yunit ng interface ng phase bawat yunit ng oras. Bilang karagdagan sa mga salik sa itaas na nakakaapekto sa proseso ng convective heat transfer, ang density ng heat flux ay nakasalalay din sa hugis at sukat ng katawan, sa antas ng pagkamagaspang sa ibabaw, gayundin sa mga temperatura ng ibabaw at ang init-release. o daluyan ng pagtanggap ng init.

Ang sumusunod na formula ay ginagamit upang ilarawan ang convective heat transfer:

q st = α(T 0 -T st ) ,

saan q st - density ng heat flux sa ibabaw, W / m 2 ; α - koepisyent ng paglipat ng init, W/(m 2 °C); T 0 at T st- temperatura ng daluyan (likido o gas) at ibabaw, ayon sa pagkakabanggit. ang halaga T 0 - T st madalas na tinutukoy na Δ T at tinawag pagkakaiba sa temperatura . Heat transfer coefficient α nagpapakilala sa intensity ng proseso ng paglipat ng init; ito ay tumataas sa isang pagtaas sa bilis ng daluyan at sa panahon ng paglipat mula sa laminar sa magulong mode ng paggalaw dahil sa pagtindi ng convective transfer. Ito rin ay palaging mas malaki para sa mga media na may mas mataas na thermal conductivity. Ang koepisyent ng paglipat ng init ay tumataas nang malaki kung ang isang phase transition ay nangyayari sa ibabaw (halimbawa, evaporation o condensation), na palaging sinasamahan ng paglabas (absorption) ng latent heat. Ang halaga ng koepisyent ng paglipat ng init ay malakas na naiimpluwensyahan ng paglipat ng masa sa ibabaw.

1. Mga pangunahing konsepto ng convective heat transfer:

convection, convective heat transfer, heat transfer coefficient, thermal resistance ng heat transfer, esensya ng convective heat transfer na proseso

2. Mga hurno ng bagyo

3. Gaseous na panggatong

1. Mga pangunahing konsepto ng convective heat transfer

Convection, convective heat transfer, heat transfer coefficient, thermal resistance ng heat transfer, esensya ng convective heat transfer na proseso.

kombeksyon tinatawag na proseso ng paglipat ng init sa panahon ng paggalaw ng mga macroparticle (gas o likido). Samakatuwid, ang convection ay posible lamang sa isang daluyan na ang mga particle ay madaling ilipat.

convective tinatawag na heat transfer dahil sa pinagsamang pagkilos ng convective at molecular heat transfer. Sa madaling salita, ang convective heat transfer ay isinasagawa nang sabay-sabay sa dalawang paraan: convection at heat conduction.

Ang convective heat transfer sa pagitan ng gumagalaw na medium at ang interface nito sa isa pang medium (solid, liquid o gas) ay tinatawag pag-aalis ng init.

Ang pangunahing gawain ng teorya ng convective heat transfer ay upang matukoy ang dami ng init na dumadaan sa ibabaw ng isang solidong katawan na hinugasan ng daloy. Ang nagreresultang daloy ng init ay palaging nakadirekta sa direksyon ng pagbaba ng temperatura,

Sa mga praktikal na kalkulasyon ng paglipat ng init, ginagamit ang batas ni Newton:

Q = b F(t w -tct) (15-1)

ibig sabihin, ang heat flux Q mula sa likido patungo sa dingding o mula sa dingding patungo sa likido ay proporsyonal sa ibabaw F, kasangkot sa paglipat ng init, at pagkakaiba sa temperatura ( t w - t st, saan t st ay ang temperatura ng ibabaw ng dingding, at tzh ay ang temperatura ng medium na nakapalibot sa ibabaw ng dingding. Ang koepisyent ng proporsyonalidad b, na isinasaalang-alang ang mga tiyak na kondisyon ng pagpapalitan ng init sa pagitan ng likido at ibabaw ng katawan, ay tinatawag koepisyent ng paglipat ng init.

Sa pagkuha ng formula (15-1) F = 1m², at f = 1 seg, nakukuha namin ang density ng heat flux sa watts kada metro kuwadrado;

q= b (t w -tct) (15-2)

Ang halaga na 1/b reciprocal ng heat transfer coefficient ay tinatawag thermal paglaban sa paglipat ng init.

b = q: (t w -tct) (15-3)

Mula sa pagkakapantay-pantay (15-3) ito ay sumusunod na ang heat transfer coefficient, at ang heat flux density q, tinutukoy ang pagkakaiba ng temperatura sa pagitan ng ibabaw ng katawan at ng kapaligiran.

Na may pagkakaiba sa temperatura na katumbas ng 1 ° (t w -tct = 1 °), ang koepisyent ng paglipat ng init ay ayon sa bilang na katumbas ng density ng heat flux b = q

Ang paglipat ng init ay isang medyo kumplikadong proseso at ang koepisyent ng paglipat ng init ay nakasalalay sa maraming mga kadahilanan, ang pangunahing kung saan ay:

a) ang sanhi ng daloy ng likido;

b) rehimen ng daloy ng likido (laminar o magulong);

c) pisikal na katangian ng likido;

d) ang hugis at sukat ng ibabaw na naglalabas ng init.

Dahil sa paglitaw ng paggalaw ng likido, maaari itong maging libre at sapilitang.

Libreng paggalaw (thermal) nangyayari sa isang hindi pantay na pinainit na likido. Ang nagresultang pagkakaiba sa temperatura ay humahantong sa isang pagkakaiba sa density at ang paglitaw ng hindi gaanong siksik (mas magaan) na mga elemento ng likido, na nagiging sanhi ng paggalaw. Sa kasong ito, ang malayang paggalaw ay tinatawag natural o thermal convection . Kaya, halimbawa, ang pagpapalitan ng init sa pagitan ng panloob at panlabas na mga pane ng isang window frame ay isinasagawa sa pamamagitan ng natural na kombeksyon (sa kondisyon na ang distansya sa pagitan ng mga pane ay sapat para sa sirkulasyon ng hangin).

2. Mga hurno ng bagyo

Ang mga hurno ng bagyo ay idinisenyo para sa pagsunog ng durog na karbon. Scheme ang gayong hurno ay ipinapakita sa Fig. 19-8. Ang durog na karbon na may pangunahing hangin ay ibinibigay sa pamamagitan ng fitting ako sa silid ng bagyo 2. Ang pangalawang hangin ay tangentially na ibinibigay dito, na pumapasok sa pamamagitan ng fitting 3 sa bilis na halos 100 MS, Ang isang umiikot na daloy ng mga produkto ng pagkasunog ay nilikha sa silid, na nagtatapon ng malalaking particle ng gasolina sa mga dingding nito, kung saan sila ay gasified sa ilalim ng pagkilos ng mga daloy ng mainit na hangin.

Mula sa cyclone chamber, ang mga produkto ng pagkasunog na may hindi nasusunog na mga particle ng gasolina ay pumapasok sa afterburner 4. Ang slag mula sa cyclone chamber sa pamamagitan ng afterburner ay pumapasok sa slag bath, kung saan ito ay granulated na may tubig.

Ang mga bentahe ng cyclone furnaces ay:

1) ang posibilidad ng pagsunog ng gasolina na may isang maliit na labis na hangin 1.05-1.1, na binabawasan ang pagkawala ng init sa mga maubos na gas;

2) nadagdagan ang tiyak na thermal power ng dami ng pugon;

3) ang kakayahang magtrabaho sa durog na karbon (sa halip na durog na karbon);

4) pagkuha ng fuel ash sa pugon hanggang sa 80-90%.

Ang mga disadvantage ng isang cyclone furnace ay kinabibilangan ng:

1) ang kahirapan sa pagsunog ng mga high-moisture na uling at mga uling na may mababang ani ng mga pabagu-bagong sangkap;

2) nadagdagan ang pagkonsumo ng enerhiya para sa pagsabog.

3. Gaseous na panggatong

Natural. Ang natural (natural) na gas ay matatagpuan sa maraming lugar sa buong mundo.

Ang mga reserbang gasolina ng gas sa ilang larangan ay umaabot sa daan-daang bilyong metro kubiko. Ito ay nakuha hindi lamang mula sa mga espesyal na balon ng gas, kundi pati na rin bilang isang by-product ng produksyon ng langis. Ang natural na gas na ito ay tinatawag na nauugnay na petrolyo gas.

Ang pangunahing bahagi ng natural na gas ay methane CH 4 .

Ang natural na gas ay may mataas na calorific value. Ginagamit ito bilang panggatong para sa mga pang-industriyang hurno, mga sasakyan, gayundin para sa mga pangangailangan sa tahanan.

Ang bahagi ng natural na gas ay sumasailalim sa pagproseso ng kemikal upang makakuha ng likidong gasolina, proseso ng gas, mga hilaw na materyales ng kemikal.

Sa USSR, ang mga malalaking rehiyon na nagdadala ng gas ay matatagpuan sa rehiyon ng Volga, sa North Caucasus, Ukraine, sa Trans-Urals, atbp.

Artipisyal. Ang artificial gas fuel (coke, black oil, generator gases) ay nakukuha sa panahon ng pagproseso ng langis at natural na solid fuel, pati na rin ang isang by-product sa mga hilaw na materyales. mga industriya tulad ng blast furnace.

Blast furnace gas nabuo sa mga blast furnace sa panahon ng pagtunaw ng bakal. Tinatayang kalahati ng gas na ginawa ay ginagamit para sa sariling mga pangangailangan ng blast furnace. Ang kalahati ng gas ay maaaring gamitin bilang panggatong.

Gawain

Kondisyon: Gaano karaming init ang dapat dalhin sa 1 kg. hangin na may t \u003d 20 ° C, upang ang dami nito sa pare-parehong presyon ay doble.

Tanong: Tukuyin ang temperatura ng hangin sa dulo ng proseso, ang kapasidad ng init ng hangin ay pare-pareho.

1) t = 25C ​​​​- ayon sa IS-chart.

2) T \u003d t + 273 \u003d 298K

3) T \u003d t + 273 \u003d 293K

Kalkulahin ang huling dami tulad ng sumusunod:

Vk \u003d Vn x 2 \u003d 0.058x2 \u003d 0.116 m²

Tukuyin ang dami ng init sa pamamagitan ng formula:

Q \u003d mc (T -T) \u003d 1.5x1.005 (298-293) \u003d \u003d 7.537

kung saan ang m ay ang masa ng kg. - sa pagtatalaga ng 1.5kg, c-heat capacity kJ (kgC) mula sa talahanayan - 1.005kJ / kg.

Sagot: kinakailangang magbigay ng init sa halagang Q = 7.537, ang temperatura ng hangin sa dulo ng proseso ay magiging 25C.

Pahina 1

Ang mga coefficient ng convective heat transfer sa kasong ito ay nasa pagkakasunud-sunod ng 10 kcal / m2 h deg. Napag-alaman na ang mga coefficient ng radiant heat transfer sa mga temperatura na humigit-kumulang katumbas ng temperatura ng atmospera ay nasa pagkakasunud-sunod ng 2 kcal/m2 - h - deg. Nangangahulugan ito na sa ilalim ng ganitong mga kondisyon walang tumpak na pagsukat na may isang maginoo na thermometer ay posible.

Ang koepisyent ng convective heat transfer a ay isang function ng thermophysical properties, temperatura at bilis ng coolant, pati na rin ang configuration at mga sukat ng heat exchange surface.

Coefficients ng convective heat transfer sa mga panloob na ibabaw ng sgen at mga bintana: P 3 at pr 4 kcal / m1 hour grid.

Ang mga coefficient ng convective heat transfer sa pagitan ng mga gas at pipe sa mga heat exchanger o packing sa mga regenerator ay tinutukoy ng mga formula na ibinigay sa mga reference na libro at mga espesyal na manual. Ang ilan sa mga ito ay ibinigay sa nauugnay na mga seksyon ng aklat na ito. Sa lahat ng mga kaso, upang madagdagan ang intensity ng convective heat transfer, kinakailangan na magsikap para sa pinakadakilang pagkakapareho sa paghuhugas ng lahat ng mga ibabaw ng pag-init na may mga gas, upang mabawasan sa pinakamainam na sukat ang mga cross section ng mga channel na nabuo ng materyal sa layer. kung saan dumadaloy ang coolant, upang mapataas ang rate ng daloy sa mga halaga na nabigyang-katwiran ng mga teknikal at pang-ekonomiyang kalkulasyon.

Ang koepisyent ng convective heat transfer sa layer ng hangin (sa labas) ay mas mababa kaysa sa layer ng tubig o singaw (sa loob ng device), kaya ang paglaban sa panlabas na heat transfer RH para sa heater ay medyo mataas. Samakatuwid, upang madagdagan ang daloy ng init, kinakailangan upang bumuo ng panlabas na ibabaw ng pampainit. Sa mga device, ginagawa ito sa pamamagitan ng paglikha ng mga espesyal na protrusions, tides at palikpik. Gayunpaman, binabawasan nito ang koepisyent ng paglipat ng init.

Ang koepisyent ng convective heat transfer sa pagitan ng daluyan at ng katawan na inilagay dito sa parehong bilis para sa mga likido ay maraming beses na mas malaki kaysa sa mga gas. Ang mga likido ay malabo sa init ng mga sinag, ang mga gas ay transparent. Samakatuwid, kapag sinusukat ang temperatura ng mga gas, kinakailangang isaalang-alang ang impluwensya sa temperatura ng metro ng nagliliwanag na paglipat ng init sa pagitan ng ibabaw ng metro at ng mga dingding ng tubo.

Ang mga coefficient ng convective heat transfer sa pagitan ng packing at mainit na gas o hangin ay tinutukoy mula sa eksperimentong data.

Ang convective heat transfer coefficient ak ay lubos na nakasalalay sa diameter ng hibla at ang kamag-anak na bilis ng daluyan dahil sa isang matalim na pagbabago sa kapal ng layer ng hangganan ng laminar na maihahambing sa diameter ng hibla.

Ang mga coefficient ng convective heat transfer ng packing at mainit na gas o hangin ay tinutukoy mula sa eksperimentong data.

Ang koepisyent ng convective heat exchange ng mga dingding ng silid na may hangin na nakapaloob dito ay 11 36 W / m2 - deg.

Dahil dito, ang koepisyent ng convective heat transfer ay nakasalalay sa paraan ng supply ng init, at sa kumplikadong heat transfer (convection at radiation) ito ay mas mataas kumpara sa convective heat transfer lamang, lahat ng iba pang bagay ay pantay.

Ang average na mga halaga ng koepisyent ng convective heat transfer sa mga patayong ibabaw ng mga bakod sa silid nang walang labis na pagkakamali ay maaaring matukoy ng formula (1.64), dahil ang temperatura ay bumababa at ang mga geometric na sukat ng pinainit at pinalamig na mga ibabaw na nagaganap sa realidad ay kadalasang tumutugma pangunahin sa magulong rehimen. Ang lahat ng itinuturing na mga formula, kabilang ang (1.64), ay isinulat para sa isang patayong malayang matatagpuan na ibabaw.

Karaniwang ginagamit ang mga equation ng pamantayan upang matukoy ang koepisyent ng convective heat transfer. Ang mga equation na ito para sa mga kondisyon ng paglipat ng init na tipikal para sa silid ay ibinibigay sa Talahanayan. 5 para sa sapilitang at libreng kombeksyon. Tinutukoy nila ang mga kondisyon ng paggalaw malapit sa ibabaw ng plato. Ang mga ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng unidirectionality at pagkakapareho, sa isang salita, kaayusan ng paggalaw.

Ang average na halaga ng koepisyent ng convective heat transfer c, (minsan ay tinutukoy bilang oc) sa hanay mula 0 hanggang sa isang arbitrary na seksyon / ay maaaring matukoy sa batayan ng mean integral theorem.