Пример расчета тепловой трубы

Тепловая труба изготавливается из меди, теплоноситель вода, внешний диаметр трубы , внутренний , толщина фитиля . Фитиль выполнен из медной сетки пористостью , радиус капиллярных пор , коэффициент эффективной теплопроводности фитиля . Коэффициент проницаемости фитиля . Длина конденсатора . Тепловая труба горизонтальная , в зоне испарения соблюдаются граничные условия 2 рода (). На внешней поверхности конденсатора граничные условия 3 рода. Охлаждение конденсатора осуществляется потоком воздуха с температурой и постоянным коэффициентом теплоотдачи от трубы воздуху . Найти температуру поверхности испарителя и конденсатора, а также максимальный тепловой поток, ограниченный капиллярными силами .

Решение:

1) температура поверхности конденсатора определяется из выражения:

2) Полное термическое сопротивление стенки трубы и фитиля в зоне конденсации

В первом приближении в зоне испарения принимаем такие же R, как в зоне конденсации

3) температура поверхности испарителя

4) Площадь поперечного сечения канала

5) площадь поперечного сечения фитиля

6) Физические свойства теплоносителя вода и водяной пар определяем по средней температуре испарителя и конденсатора

По этой температуре физические свойства воды и водяной пар в примере

Скрытая теплота парообразования

7) Максимальный тепловой поток, ограниченный капиллярными силами

Таким образом тепловая труба при заданной геометрии и режимных параметрах имеет максимальную теплопередающую способность, ограниченную капиллярными силами , что в 2,56 раза больше заданного

Тема 5. Теплообменные аппараты (ТА)

§5.1 Классификация ТА

Теплообменный аппарат – устройство, предназначенное для передачи тепловой энергии от боле нагретого теплоносителя к менее нагретому (холодному).

По способу передачи теплоты ТА подразделяются на:

· рекуперативные;

· регенеративные;

· смесительные;

· с внутренними источниками теплоты;

· специальные (компактные ТА).

В рекуперативных ТА теплообмен между теплоносителями осуществляется за счет теплопроводности, конвекции и, может быть, излучения через разделяющую их поверхность теплопередачи. (конденсаторы, подогреватели, каллориферы, конвекторы, парогенераторы, радиаторы и т.д.).

Регенеративные ТА – это такие теплообменные аппараты, в которых одна и та же поверхность нагрева (насадка) через определенные промежутки времени омывается то горячим, то холодным теплоносителем. К ним относятся воздухоподогреватели мартеновских и доменовских печей, паровых котлов нВ твердом топливе (регенераторы) и регенераторы ГТУ (газотурбинных установок). Насадка работает в нестационарном режиме: сначала она нагревается, когда через нее проходит горячий теплоноситель, а затем охлаждается, отдавая теплоту холодному теплоносителю.

В смесительных ТА передача теплоты осуществляется при непосредственном соприкосновении или смешении горячего и холодного теплоносителей. Пример: смесительные подогреватели питательной воды (ПНД – подогреватель низкого давления) на ТЭС, градирни ТЭС (охлаждающая вода из конденсатора охлаждается окружающим воздухом, тут присутствуют процессы тепло- и массообмена, т.к. капли воды испаряются в воздух).

С внутренними источниками теплоты – это электроводонагреватели (бойлеры), электрокотлы, ядерные и химические реакторы.

Специальные (компактные) ТА – это эффективные ТА на тепловых трубах, матричные ТА, капельные и струйно-капельные излучатели.