Глава 18. Расчет теплообменника газ-твердое тело при больших значениях Bi
Обычная теория рекуператоров может быть, как это показано в работе [1], приложена к решению задач, в которых рассматривается теплообмен между жидкостью или газом и твердым телом, если внутреннее, сопротивление последнего мало
Вданной статье рассматривается вопрос о применимости теории рекуператоров к процессу теплообмена между жидкостью или газом и твердым телом в условиях, когдат. е. когда следует принимать во внимание сопротивление внутреннему переносу тепла в твердом теле.
Приближенный метод расчета нагрева толстых материалов, основанный на опытах с гидроинтегратором [2], позволил рекомендовать для расчета обычные формулы для рекуператоров с заменой коэффициента теплообмена аналогом коэффициента теплопередачи, учитывающего сопротивление переносу тепла внутри тела, т. е. вместо а в расчетные формулы рекомендовалось вводить
На основе решений задач нестационарного теплообмена для тел классической формы в работе [3] внутреннее термическое сопротивление тела предлагалось учитывать введением эффективного коэффициента теплообмена
— первый корень характеристического уравнения в аналитических решениях задач теплопроводности. Оба указанных метода, однако, не учитывают характера изменения температуры среды, с которой нагреваемое тело находится в тепловом взаимодействии.
Точное решение задачи о нагреве слоя движущихся шаров в условиях противотока, приведенное в работе [4], по сравнению с решением, данным в работе [5], выгодно отличается тем, что благодаря авторам [6] оно доведено до вида, позволяющего использовать его для практических расчетов.Исходными являются следующие формулы, приведенные в работах [4, 6], причем, ограничивая рассмотрение значениями выписываем лишь первые члены разложений, которые в зависимости от значенийи взаимного направления движения теплоносителей имеют следующий вид:
1) прямой ток при
Из приведенных формул можно получить следующие соотношения, связывающие безразмерную температуру поверхности материала и его безразмерную среднюю по объему температуру.
Прямой ток:
При введении в расчет среднеобъемной температуры материала, процесс стационарного теплообмена между материалом и омывающим его газообразным или жидким теплоносителем будет, описываться уравнениями для рекуперативных аппаратов:
где тепловой поток на поверхности материала
С учетом последнего соотношения и принятых обозначений исходные уравнения (8) в безразмерных величинах запишутся следующим образом: