Основы теплопередачи - Крейт Ф.
Скачать (прямая ссылка):
Коэффициент наклона Rb находится по определению из уравнения (6.148):
_ cos / _ sin os sin (L — ?) + cos os cos (L — ?) cos hs
b cos a sin L sin bs + cos L cos os cos hs
где L = 40°, os = -21,1° на 15 января (из уравнения (6.10)) и ? = 60°. Угловое солнечное время hs составляет 15° для каждого часа после полудня. Коэффициент эффективности ребра находится из уравнения (7.48):
_ th mw
(U0 V/t / 8 у/і й A
w=(_f) =(390.5.10_4) = M,
th [6,4 (0,15 - 0,01)/2] ^f- 6,4(0,15-0,01)/2 °'938-
Коэффициент эффективности коллектора F определяется из уравнения (7.53):
Р==__IJUe_
• (D + 2a>) Г——Х—--+ 1
.KD1 ]
Uc(D + 2w4f) hCi
1/8,0
°-15Ь
: о,92о:
,0 (0,01 + 0,14 • 0,938) п 1500я • 0,01 J
Среднесуточное значение к. п. д. находится суммированием полезной энергии в Дневные часы, в течение которых коллектор воспринимает тепло, и делением на полную солнечную инсоляцию между восходом и заходом солнца. Это дает
Qu1 полн 2099 _ПО170/
412 Глава 7
Затем из уравнения (7.59) находится коэффициент отвода тепла
F в-2$2. Il _ ,-(Wp)] и °-01-4184 [1 _ ,-(8,-0.920/0,0..4.84)] = ^
Полезный тепловой поток определяется из уравнения (7.60):
В приведенном выше соотношении Is представляет собой поток падающего излучения на коллектор. Если пронускательная способность стекла 0,9, то
Z5 = тI0^ полн = 0>9/с, ПОЛИ» ди = 2- 0,844 [Ie% t. 0,81 - 8,0 (Tf9 вх - Та)].
Коэффициент полезного действия коллектора равен г\ь = ди/А!с, Результаты расчета среднечасовых значений приведены в таблице ниже.
Время, 7диф» 'прям* Аюлн» г.. к
ч Вт/м2 Вт/м2 Вт/м2 Вт/м2
7-8 12 10,89 2.3 92 94 0 270 0
8-9 80 3,22 15 193 208 0 280 0
9-10 192 2,44 36 351 387 0 283 0
10-11 320 2,18 60 523 583 221 286 0,190
11-12 460 2,08 86 718 804' 584 290 0,363
12-13 474 2,08 89 739 828 619 290 0,374
13-14 395 2,18 74 646 720 438 288 0,304
14-15 287 2,44 54 525 579 237 288 0,205
15-16 141 3,22 26 341 367 0 284 0
16-17 32 10,89 6 261 267 0 280 0
«4837 Вт/м2 =2099 Вт
7.7. ТЕПЛООБМЕН И ТЕЧЕНИЕ В НАСАДКАХ
Кроме обычных теплообменников, в которых горячий и холодный теплоносители разделены твердой стенкой и которые действуют стационарным образом, существуют теплообменники нестационарного типа. Устройства такого рода состоят из слоя твердых частиц (насадки), которые могут нагреваться горячим теплоносителем 1J. При этом частицы могут передавать аккумулированную ими энергию этому же или другому теплоносителю через некоторый промежуток времени, когда теплоноситель становится холоднее частиц и его необходимо нагреть. Примером такой теплообменной аккумулирующей системы является галечная насадка систем солнечных коллекторов, в которых в качестве теплоносителя используется воздух.
l) В отечественной литературе такие теплообменники называются регенеративными. — Прим. ре$,
Теплообменники 413
В технике обычно используются два типа слоев частиц для тепло- и массообменных систем: неподвижный и псевдоржижен-ный (кипящий) слой. В первом частицы лежат друг на друге в состоянии покоя, и их положение не изменяется при течении теплоносителя через пары. Однако, если теплоноситель в слое движется вверх и его скорость возрастает настолько, что сила лобового сопротивления преобладает над силой тяжести, теплоноситель будет поднимать частицы в слое и они будут находиться во взвешенном состоянии. Слой, находящийся в таком состоянии, называется псевдоожиженным (кипящим) слоем, он характеризуется хорошим перемешиванием частиц, что приводит к существенному уменьшению градиента температуры в слое. Такой характер протекания процесса часто наблюдается в химической промышленности, особенно в процессах, сопровождающихся одновременным переносом тепла и массы.
При анализе течения и конвективного теплообмена в не-подвинедом слое галечной насадки предполагается, что частицы имеют сферическую форму («шаровая» насадка). Леф и Хаули [12] исследовали теплообмен в таком слое насадки и для расчета коэффициента теплоотдачи предложили следующее эмпирическое соотношение:
л°=650Ыг) • (7-61)
где hv — объемный коэффициент теплоотдачи, Вт/(м3*град); ть—массовый расход, кг/с; Аь — площадь поперечного сечения слоя насадки, м2; Ds — эквивалентный диаметр сферических частиц, м, определяемый с помощью выражения
п _/6 Суммарный объем частиц \1/3
s V я Число частиц ) * у - )
Справедливость этого соотношения проверена экспериментально в следующем диапазоне значений переменных: температура входящего воздуха 300—380 К, размер частиц 0,5— 3,8 см, объемный расход воздуха 0,66—3,6 м3/с, отнесенный к площади пустот в поперечном сечении слоя, причем объемы пор измерялись обычным методом заполнения жидкостью.
Для слоя частиц, имеющих приблизительно сферическую форму, полная площадь поверхности частиц Ар определяется
Др= en—.^1 (763)
где Bv — объемная доля пустот (или пористость) в слое, L — длина в направлении движения потока. Хэндли и Хэггс [13] исследовали теплообмен и потери давления на трение при течении газа в слое насадки и обобщили свои результаты, а такж§
