Итак, зависимость термического сопротивления радиатора от коэффициента теплоотдачи достаточно проста - чем выше коэффициент, тем ниже тепловое сопротивление и, соответственно, выше эффективность радиатора. Аналогичная ситуация имеет место и в отношении теплосбрасывающей поверхности (которая определяется геометрическими параметрами оребрения) - чем больше площадь этой поверхности, тем ниже тепловое сопротивление радиатора.
В итоге, разработчики новых конструкций радиаторов должны стремиться к одновременному увеличению, как коэффициента теплоотдачи, так и площади поверхности теплообмена, что позволит эффективно минимизировать внешнее термическое сопротивление радиатора в целом. Однако если действовать в лоб, такой подход может породить цепь взаимоисключающих требований. Так, излишнее увеличение площади поверхности теплообмена автоматически приводит к резкому увеличению габаритов, массы радиатора, что сопровождается повышением гидродинамических потерь вместе с увеличением теплового сопротивления. И наоборот, стремление к чрезмерной компактности оребрения обязательно уменьшит коэффициенты теплоотдачи, и соответственно вновь увеличит тепловое сопротивление.
Из сказанного ясно, что в процессе поиска новых конструктивных решений радиаторов необходимо придерживаться золотой середины, чтобы действительно интенсифицировать теплообмен, уменьшить потери энергии при эксплуатации радиатора и добиться его наибольшей тепловой эффективности. Как показывает многолетний опыт, при разработке эффективных радиаторов наиболее плодотворными оказались следующие идеи: первая - это создание благоприятных гидродинамических условий движения теплоносителя, позволяющих обеспечить опережающий рост коэффициентов теплоотдачи по сравнению с гидравлическим сопротивлением. Вторая идея заключается в применении развитых теплоотдающих поверхностей при малых значениях эквивалентных размеров оребрения, что позволяет резко увеличить компактность радиатора без увеличения теплового сопротивления.
Для реализации первой идеи, обычно прибегают к турбулизации потока вблизи поверхности теплообмена. Этого достигают применением ребер специальной конструкции совместно с различными турбулизирующими элементами. Использование таких поверхностей позволяет создавать отрывные зоны, турбулизировать поток, уменьшать толщину пограничного слоя и, благодаря этому усиливать интенсивность теплообмена. При этом следует исходить из того, что важна не турбулизация вообще, а турбулизация именно в том месте сечения оребрения, где возникает наибольший градиент температуры (как правило, это область вблизи поверхности теплообмена - область ламинарного подслоя). Турбулизация же ядра потока может привести лишь к существенному росту гидродинамических потерь при незначительном увеличении теплоотдачи.
Реализация идеи высокой компактности радиатора обычно состоит в проектировании достаточно развитой площади оребрения в заданных габаритах (объеме) за счет применения ребер специализированных конструкций, вариации различных геометрических размеров и различной компоновки оребрения.
В целях создания высокоэффективных радиаторов
разработчики стараются использовать эти две главных идеи одновременно, то есть
конструируют компактную теплоотдающую поверхность с развитыми площадями
оребрения и обеспечивают соответствующую форму межреберных каналов, необходимую
для эффективной турбулизации потока, приведены опытные образцы новых медных
радиаторов с сетчато-проволочным и гофрированным оребрениями (теплоотводящие
ребра закреплены на плоских и цилиндрических основаниях с различными
габаритными размерами). По сравнению с традиционными радиаторами, имеющими
пластинчатые ребра, тепловая эффективность сетчато-проволочного оребрения
увеличивается на 20-40% при умеренном росте динамических потерь (на скорости
обдува 2-3 м/с), а масса таких радиаторов меньше в 1,5 - 1,8 раза. При равных
затратах меди на изготовление радиаторов с гладкими и гофрированными ребрами и
одинаковых мощностях вентиляторов на прокачку теплоносителя, гофрировка также
позволяет увеличить отводимые тепловые потоки (на 40-60%), однако сопротивление
потоку возрастает уже более существенно (в 1,9 раза).
Заключение
В процессе прохождения преддипломной практики на Экибастузской ГРЭС 1 я изучил структуру предприятия, объемы выработки электрической и тепловой энергии а также ознакомился с теплоутилизаторами расположенными в котлотурбинном цеху.
Была изучена работа, преимущества и недостатки, тепловая энергия воспринимается от источника и затрачивается на испарение теплоносителя, заключенного внутри корпуса тепловой трубы. Затем она переносится паром в виде скрытой теплоты испарения и далее, на определенном расстоянии от места испарения, в зависимости от тех или иных способов теплосъема, при конденсации пара выделяется в сток. Образовавшийся конденсат возвращается в зону испарения либо под действием капиллярных сил, которые обеспечиваются наличием специализированной капиллярной структуры внутри тепловой трубы.
Таким образом, вместо электронного механизма переноса тепла путем теплопроводности, что имеет место в сплошном металлическом теплопроводе, в тепловой трубе используется молекулярный механизм переноса (иными словами, если говорить более точно - процесс переноса кинетической и колебательной энергии хаотического движения частиц пара).
Использование теплоутилизатора обеспечивает
расширение направлений его использования и высокие экономические показатели
работы при высокой теплотехнической эффективности и надежности.
Список использованных источников
тепловой трубка энергия кулер
Ривкин С. Л., Александров А. А. Термодинамические свойства воды и водяного пара: Справочник. Рек. Гос. Службой стандартных справочных данных - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1984, 80 с. с ил.
Турбины тепловых и атомных электрических станций: Учебник для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп./ А.Г.Костюк, В.В.Фролов, А.Е.Булкин, А.Д.Трухний; Под. ред. А.Г.Костюка, В.В.Фролова. - М.: Издательство МЭИ, 2001. - 488 с.
Цанев С.В., Буров В.Д., Ремезов А.Н. Газотурбинные и парогазовые установки тепловых электростанций: Учебное пособие для вузов/ Под ред. С.В.Цанева. - М.: Издательство МЭИ, 2002. - 584 с.
Теплоэнергетика и теплотехника: Общие вопросы: Справочник/ Под общ. ред. чл-корр. РАН А.В.Клименко и проф. В.М.Зорина. - 3-е изд., перераб. - М.: Издательство МЭИ, 1999. - 528 с.
Теплообменники энергетических установок: Учебник для вузов/ К.Э.Аронсон, С.Н.Блинков, В.И.Березин и др. Под ред. профессора, д.т.н. Ю.М.Бродова. - Екатеринбург: Издательство "Сократ", 2002. - 968 с.