Теплоотдача труб

Потребление топливно-энергетических ресурсов растет быстрыми темпами, поэтому рациональное и эффективное их использование в народном хозяйстве является важнейшей экономической задачей. В энергетике и на производстве основная часть тепловой энергии трансформируется в различных теплообменных аппаратах. Обычно теплообменники работают по схеме «газ-газ», «пар-жидкость», «жидкость-газ» или «жидкость-жидкость». Особенно широко применяются трубчатые теплообменники, а также устройства, нагревательные поверхности которых состоят из труб. Поэтому возрастает актуальность интенсификации процессов теплообмена и повышения энергетической эффективности трубчатых теплообменников. В настоящей книге в основном рассматриваются вопросы теплоотдачи внешне обтекаемых труб.

Интенсивность теплообмена в значительной степени зависит от рода теплоносителя. Например, при одинаковых условиях и скоростях потока коэффициент теплоотдачи в потоке воды обычно на один-два порядка выше, чем в потоке воздуха, хотя воздух менее агрессивен, чем вода.

Основное влияние на интенсивность теплоотдачи жидкости оказывают скорость потока и режим течения, который зависит главным образом от типа и конструкции теплообменника. На практике весьма распространены кожухотрубные теплообменники из гладких прямых или змеевидных труб. Они широко применяются при больших давлениях и высоких температурах. Отношение удельной металлоемкости к тепловой производительности кожухотрубных теплообменников сравнительно высоко.

Актуальна проблема интенсификации теплообмена в теплообменниках работающих по схеме «газ-газ», поскольку коэффициенты теплоотдачи обоих теплоносителей малы, а размеры теплообменника и, следовательно, расход металла значительны. Коэффициент теплоотдачи воздуха всегда намного меньше, чем жидкости. Поэтому следует принимать меры по увеличению теплопереноса со стороны воздуха. С этой целью широко применяются ребристые поверхности, которые дают возможность увеличить площадь теплообмена в 20 и более раз. Для интенсификации теплообмена ребристой поверхности ребра разрезают и деформируют, вследствие чего теплообмен у их основания, где скорости теплоносителя невелики, возрастает.