Теплоотдача труб полипропиленовых труб: Теплоотдача полипропиленовых труб

Содержание

Какая теплоотдача у полипропиленовых труб


Теплопроводность труб — описание и характеристики

Коэффициент теплопроводности

Коэффициент теплопроводности представляет собой величину, которая показывает, какой объём тепла способна перенести единица поверхности трубы за 1 секунду.

Теплопроводность металла определили более 150 лет назад. Тогда и было установлено, что тепло передают хаотически движущиеся электроны, находящиеся в свободном состоянии. А их в металлах огромное количество. Это объясняет, почему металлы обладают более высокой теплопроводностью, нежели диэлектрики.

Значение коэффициента теплопроводности трубопроводной продукции зависит от свойств материала изготовления: пористости, плотности и т.д. С увеличением этого показателя снижается теплозащита труб, поскольку они способны пропустить большое количество тепла.

При проектировании систем, транспортирующих нагретую среду, нужно правильно рассчитать коэффициент теплопроводности, поскольку данная характеристика влияет на работу всей системы. К примеру, высокая теплопроводность металлов в разных случаях может быть, как достоинством, так и недостатком. Если речь идёт о металлических отопительных приборах, то это является плюсом. А при создании коммуникаций, предназначенных для подачи теплоносителя в сеть горячего водоснабжения или отопления, это является минусом в виду больших теплопотерь.

Коэффициент теплопроводности рассчитывается по формуле:

Где:

– теплопроводность;

H – площадь участка трубы, через который проводится тепло;

– температурный градиент.

Теплопроводность выбранных материалов и газов

Теплопроводность — это свойство материала, которое описывает способность проводить тепло. Теплопроводность может быть определена как

«количество тепла, передаваемого через единицу толщины материала в направлении, нормальном к поверхности единицы площади, за счет градиента единичной температуры в условиях устойчивого состояния»

Теплопроводность единицы — [Вт / (м · К)] в системе СИ и [БТЕ / (час фут ° F)] в британской системе мер.

См. Также изменения теплопроводности в зависимости от температуры и давления , для: воздуха, аммиака, двуокиси углерода и воды

Теплопроводность для обычных материалов и продуктов:

900
900 78 0,1 — 0,22
Теплопроводность
k —
Вт / (м · К)

Материал / вещество Температура
25 o C
(77 o F)
125 o C
(257 o F)
225 o C
(437 o F)
Acetals 0.23
Ацетон 0,16
Ацетилен (газ) 0,018
Акрил 0,2
Воздух, атмосфера (газ) 0,0262 0,0333 0,0398
Воздух, высота над уровнем моря 10000 м 0,020
Агат 10,9
Спирт 0.17
Глинозем 36 26
Алюминий
Алюминий Латунь 121
Оксид алюминия 30
Аммиак (газ) 0,0249 0,0369 0,0528
Сурьма 18,5
Яблоко (85.6% влажности) 0,39
Аргон (газ) 0,016
Асбестоцементная плита 0,744
Асбестоцементные листы 0,166
Асбестоцемент 2,07
Асбест рыхлый 0,15
Асбестовый картон 0.14
Асфальт 0,75
Бальзовое дерево 0,048
Битум 0,17
Слои битума / войлока 0,5
Говядина постная (влажность 78,9%) 0,43 — 0,48
Бензол 0,16
Бериллий
Висмут 8.1
Битум 0,17
Доменный газ (газ) 0,02
Весы котла 1,2 — 3,5
Бор 25
Латунь
Бриз 0,10 — 0,20
Кирпич плотный 1.31
Кирпич огнеупорный
0,47
Кирпич изоляционный 0,15
Кирпичная кладка обыкновенная (строительный кирпич) 0,6 -1,0
Кирпичная кладка , плотная 1,6
Бром (газ) 0,004
Бронза
Коричневая железная руда 0.58
Сливочное масло (содержание влаги 15%) 0,20
Кадмий
Силикат кальция 0,05
Углерод 1,7
Двуокись углерода (газ) 0,0146
Окись углерода 0,0232
Чугун
Целлюлоза, хлопок, древесная масса и регенерированная
0.23

Ацетат целлюлозы, формованный, лист

0,17 — 0,33
Нитрат целлюлозы, целлулоид 0,12 — 0,21
Цемент Портленд 0,29
Цемент, строительный раствор 1,73
Керамические материалы
Мел 0.09
Древесный уголь 0,084
Хлорированный полиэфир 0,13
Хлор (газ) 0,0081
Хром никелевая сталь 16,3
Хром
Оксид хрома 0,42
Глина, от сухой до влажной 0.15 — 1,8
Глина насыщенная 0,6 — 2,5
Уголь 0,2
Кобальт
Треск (влажность 83% содержание) 0,54
Кокс 0,184
Бетон, легкий 0,1 — 0,3
Бетон, средний 0.4 — 0,7
Бетон, плотный 1,0 — 1,8
Бетон, камень 1,7
Константан 23,3
Медь
Кориан (керамический наполнитель) 1,06
Пробковая плита 0,043
Пробка, повторно гранулированная 0.044
Пробка 0,07
Хлопок 0,04
Вата 0,029
Углеродистая сталь
Утеплитель из шерсти 0,029
Купроникель 30% 30
Алмаз 1000
Диатомовая земля (Sil-o-cel) 0.06
Диатомит 0,12
Дуралий
Земля, сухая 1,5
Эбонит 0,17
11,6
Моторное масло 0,15
Этан (газ) 0.018
Эфир 0,14
Этилен (газ) 0,017
Эпоксидный 0,35
Этиленгликоль 0,25
Перья 0,034
Войлок 0,04
Стекловолокно 0.04
Волокнистая изоляционная плита 0,048
Древесноволокнистая плита 0,2
Огнеупорный кирпич 500 o C 1,4
Фтор (газ) 0,0254
Пеностекло 0,045
Дихлордифторметан R-12 (газ) 0.007
Дихлордифторметан R-12 (жидкость) 0,09
Бензин 0,15
Стекло 1,05
Стекло, Жемчуг, жемчуг 0,18
Стекло, жемчуг, насыщенное 0,76
Стекло, окно 0.96
Стекло-вата Изоляция 0,04
Глицерин 0,28
Золото
Гранит 1,7 — 4,0
Графит 168
Гравий 0,7
Земля или почва, очень влажная зона 1.4
Земля или почва, влажная зона 1,0
Земля или почва, сухая зона 0,5
Земля или почва, очень сухая зона 0,33
Гипсокартон 0,17
Волос 0,05
ДВП высокой плотности 0.15
Лиственных пород (дуб, клен ..) 0,16
Hastelloy C 12
Гелий (газ) 0,142
Мед ( 12,6% влажности) 0,5
Соляная кислота (газ) 0,013
Водород (газ) 0,168
Сероводород (газ) 0.013
Лед (0 o C, 32 o F) 2,18
Инконель 15
Чугун 47-58
Изоляционные материалы 0,035 — 0,16
Йод 0,44
Иридий 147
Железо
Оксид железа 0 .58
Капок изоляция 0,034
Керосин 0,15
Криптон (газ) 0,0088
Свинец
, сухой 0,14
Известняк 1,26 — 1,33
Литий
Магнезиальная изоляция (85%) 0.07
Магнезит 4,15
Магний
Магниевый сплав 70-145
Мрамор 2,08 — 2,94
Ртуть, жидкость
Метан (газ) 0,030
Метанол 0.21
Слюда 0,71
Молоко 0,53
Изоляционные материалы из минеральной ваты, шерстяные одеяла .. 0,04
Молибден
Монель
Неон (газ) 0,046
Неопрен 0.05
Никель
Оксид азота (газ) 0,0238
Азот (газ) 0,024
Закись азота (газ) 0,0151
Нейлон 6, Нейлон 6/6 0,25
Масло машинное смазочное SAE 50 0,15
Оливковое масло 0.17
Кислород (газ) 0,024
Палладий 70,9
Бумага 0,05
Парафиновый воск 0,25
Торф 0,08
Перлит, атмосферное давление 0,031
Перлит, вакуум 0.00137
Фенольные литые смолы 0,15
Формовочные смеси фенолформальдегид 0,13 — 0,25
Фосфорбронза 110 Pinchbe20 159
Пек 0,13
Карьерный уголь 0.24
Гипс светлый 0,2
Гипс, металлическая планка 0,47
Гипс песочный 0,71
Гипс, деревянная планка 0,28
Пластилин 0,65 — 0,8
Пластмассы вспененные (изоляционные материалы) 0.03
Платина
Плутоний
Фанера 0,13
Поликарбонат 0,19
Полиэстер
Полиэтилен низкой плотности, PEL 0,33
Полиэтилен высокой плотности, PEH 0.42 — 0,51
Полиизопреновый каучук 0,13
Полиизопреновый каучук 0,16
Полиметилметакрилат 0,17 — 0,25
Полипропилен
Полистирол, пенополистирол 0,03
Полистирол 0.043
Пенополиуретан 0,03
Фарфор 1,5
Калий 1
Картофель, сырое мясо 0,55
Пропан (газ) 0,015
Политетрафторэтилен (ПТФЭ) 0,25
Поливинилхлорид, ПВХ 0.19
Стекло Pyrex 1.005
Кварц минеральный 3
Радон (газ) 0,0033
Красный металл
Рений
Родий
Порода, твердая 2-7
Порода, вулканическая порода (туф) 0.5 — 2,5
Изоляция из каменной ваты 0,045
Канифоль 0,32
Резина, ячеистая 0,045
Резина натуральная 0,13
Рубидий
Лосось (влажность 73%) 0,50
Песок сухой 0.15 — 0,25
Песок влажный 0,25 — 2
Песок насыщенный 2-4
Песчаник 1,7
Опилки 0,08
Селен
Овечья шерсть 0,039
Аэрогель кремнезема 0.02
Силиконовая литая смола 0,15 — 0,32
Карбид кремния 120
Кремниевое масло 0,1
Серебро
Шлаковата 0,042
Сланец 2,01
Снег (температура o C) 0.05 — 0,25
Натрий
Хвойные породы (пихта, сосна ..) 0,12
Почва, глина 1,1
Почва, с органическими материя 0,15 — 2
Грунт, насыщенный 0,6 — 4

Припой 50-50

50

Сажа

0.07

Насыщенный пар

0,0184
Пар низкого давления 0,0188
Стеатит 2
Сталь углеродистая
Сталь, нержавеющая сталь
Изоляция соломенной плиты, сжатая 0,09
Пенополистирол 0.033
Диоксид серы (газ) 0,0086
Сера кристаллическая 0,2
Сахар 0,087 — 0,22
Тантал
Смола 0,19
Теллур 4,9
Торий
Древесина, ольха 0.17
Лес, ясень 0,16
Лес, береза ​​ 0,14
Лес, лиственница 0,12
Лес, клен 0,16
Древесина, дуб 0,17
Древесина, осина 0,14
Древесина, ось 0.19
Древесина, бук красный 0,14
Древесина, сосна красная 0,15
Древесина, сосна белая 0,15
Древесина ореха 0,15
Олово
Титан
Вольфрам
Уран
Пенополиуретан 0.021
Вакуум 0
Гранулы вермикулита 0,065
Виниловый эфир 0,25 0,606
Вода, пар (пар) 0,0267 0,0359
Пшеничная мука 0.45
Белый металл 35-70
Древесина поперек волокон, белая сосна 0,12
Древесина поперек волокон, бальза 0,055
Древесина поперек волокон, сосна желтая, древесина 0,147
Дерево, дуб 0,17
Шерсть, войлок 0.07
Древесная вата, плита 0,1 — 0,15
Ксенон (газ) 0,0051
Цинк
Пример — Проводящая теплопередача через Алюминиевый горшок и горшок из нержавеющей стали

Кондуктивная теплопередача через стенку горшка может быть рассчитана как

q = (k / s) A dT (1)

или, альтернативно,

q / A = (к / с) dT

где

q = теплопередача (Вт, БТЕ / ч)

A = площадь поверхности (м 2 , фут 2 )

q / A = теплопередача на единицу площади (Вт / м 2 , Btu / (h ft 2 ))

k = среднеквадратичная проводимость (Вт / мК, БТЕ / (час фут · ° F) )

dT = t 1 — t 2 = разница температур ( o C, o F)

s = толщина стенки (м, фут)

Калькулятор теплопроводности

k = теплопроводность (Вт / мК, БТЕ / (час фут ° F) )

s = толщина стенки (м, фут)

A = площадь поверхности (м 2 , фут 2 )

dT = t 1 — t 2 = разница температур ( o C, или F)

Примечание! — общая теплопередача через поверхность определяется «общим коэффициентом теплопередачи », который в дополнение к кондуктивной теплопередаче зависит от

Кондуктивная теплопередача через алюминиевую стенку горшка толщиной 2 мм — разность температур 80
o C

Коэффициент теплопроводности для алюминия составляет 215 Вт / (м · К) (из таблицы выше).Кондуктивная теплопередача на единицу площади может быть рассчитана как

q / A = [(215 Вт / (м · K)) / (2 10 -3 м)] (80 o C)

= 8600000 (Вт / м 2 )

= 8600 (кВт / м 2 )

Кондуктивная теплопередача через стенку емкости из нержавеющей стали толщиной 2 мм — перепад температур 80
o C

Теплопроводность для нержавеющей стали 17 Вт / (м · К) (из таблицы выше).Кондуктивная теплопередача на единицу площади может быть рассчитана как

q / A = [(17 Вт / (м · K)) / (2 10 -3 м) ] (80 o C)

= 680000 (Вт / м 2 )

= 680 (кВт / м 2 )

.

Страница не найдена | MIT

Перейти к содержанию ↓
  • Образование
  • Исследовательская работа
  • Инновации
  • Прием + помощь
  • Студенческая жизнь
  • Новости
  • Выпускников
  • О MIT
  • Подробнее ↓
    • Прием + помощь
    • Студенческая жизнь
    • Новости
    • Выпускников
    • О MIT
Меню ↓ Поиск Меню Ой, похоже, мы не смогли найти то, что вы искали!
Попробуйте поискать что-нибудь еще! Что вы ищете? Увидеть больше результатов

Предложения или отзывы?

.

Теплопередача и энтропия | IntechOpen

1. Введение

Когда вы читаете стандартный учебник по термодинамике (например, [1-3]) в качестве одной из наиболее фундаментальных формул, вы обнаружите, что

указывает на то, что количество тепла (процесса) (δQ), очевидно, близко связаны с (государственной) количественной энтропией (dS), здесь обе записаны как бесконечно малые величины.

Если, однако, вы проделаете то же самое со стандартным учебником по теплопередаче (например, [4] с 1024 страницами или [5] с 1107 страницами), вы не найдете энтропию ни в указателе этих книг, ни в тексте. .

Для этого может быть две причины: либо энтропия оказалась несущественной для анализа теплопередачи, либо энтропия сознательно игнорируется сообществом теплопередачи, несмотря на ее актуальность. Что является правдой, это пока открытый вопрос, и на него можно ответить, только если принять во внимание термодинамические соображения.

В термодинамике значение энтропии по отношению к теплопередаче не вызывает никаких споров, в ее значимости следует убедить сообщество теплопередачи.Лучше всего это можно сделать, продемонстрировав преимущества включения энтропии в анализ теплопередачи, а также показывая недостатки, с которыми приходится сталкиваться, когда энтропия игнорируется.

2. Термодинамический взгляд на теплообмен

2.1. Общие соображения

Инженеры, использующие фразу «теплопередача», не будут обеспокоены представлением о том, что тепло перемещается через границу системы и затем накапливается в ней, увеличивая ее теплосодержание.

Однако такая аргументация нарушает по крайней мере два принципа термодинамики и упускает из виду важный момент.С точки зрения термодинамики тепло — это величина процесса, которая описывает определенный способ передачи энергии через границу системы. И, конечно, это количество не может быть сохранено, может храниться только энергия, перемещаемая им.

И решающий момент: передача энергии в виде тепла в систему коренным образом отличается от передачи энергии в процессе работы. Энергия, передаваемая в виде тепла и работы, хотя и может быть одинаковым, имеет совсем другое качество, если она является частью энергии системы.Чтобы выразить это в простой и пока еще не точной форме: не только количество энергии учитывается в процессах передачи энергии (например, передача тепла), но также качество энергии и изменение качества во время процесса передачи. . Если это так, то должна быть мера качества и его потенциального ухудшения в процессах передачи энергии. Здесь энтропия играет решающую роль — даже в рассмотрении теплопередачи.

Из очень четкого принципа сохранения энергии (термодинамически сформулированного как первый закон термодинамики) мы знаем, что энергия, заданная как первичная энергия, никогда не теряется при использовании в технических устройствах, а в конечном итоге оказывается частью внутренней энергии окружающей среды.Но тогда это уже бесполезно. Очевидно, что энергия обладает определенным потенциалом, который может потеряться на пути от первичной энергии к внутренней энергии окружающей среды.

В термодинамике есть полезное определение, с помощью которого можно охарактеризовать качество энергии, которое было впервые предложено в [6]. Это определение в первую очередь относится к энергии, которая подвергается процессам передачи работы или тепла. Согласно этому определению энергия состоит из двух частей: эксергии, и энергии, .В рамках этой концепции эксергия — драгоценная часть энергии. Это та часть, которую можно использовать в работе, пока она не станет частью внутренней энергии окружающей среды. Иногда эксергия также называется , доступная работа . Оставшаяся часть энергии называется анергией. Согласно второму закону термодинамики эксергия может потеряться (может быть преобразована в анергию) в необратимых процессах, но никогда не может возникнуть. Любая передача энергии работой или теплом, таким образом, может либо сохранить эксергетическую часть энергии в обратимом процессе, либо уменьшить ее в необратимом.

Что касается теплопередачи, важны два аспекта: первый — это количество энергии, передаваемой теплом, а второй — количество эксергии, потерянной в этом (теплопередающем) процессе. Игнорирование энтропии означает, что можно учесть только первый аспект. Для полной характеристики процесса теплопередачи должны быть учтены оба аспекта, то есть должны быть указаны две физические величины. Они могут быть

В процессе теплопередачи обе величины не зависят друг от друга, потому что определенное количество энергии (q˙) может передаваться с различным снижением качества, т.е.е. с разной степенью необратимости (ΔT). Здесь ΔT является косвенной мерой снижения качества энергии в процессе передачи, поскольку ΔT = 0 является обратимым пределом необратимого процесса с ΔT> 0. Когда требуются две независимые величины, то в контексте безразмерного описания процессов теплопередачи необходимы два безразмерных параметра. В разделе 3 будет обсуждаться, чего не хватает при использовании числа Нуссельта Nualone для характеристики процесса теплопередачи.

В термодинамике два аспекта передачи энергии и ее обесценивания необратимыми процессами количественно оцениваются путем введения энтропии и ее генерации в ходе необратимых процессов. В этом контексте энтропия является мерой структуры системы, хранящей рассматриваемую энергию, то есть энергия может храниться более или менее упорядоченным образом. Это снова может быть выражено в терминах эксергии по сравнению с анергией переданной и накопленной энергии.

2.2. Изменение энтропии в процессах передачи энергии

Для большинства соображений представляет интерес не абсолютное значение энтропии, а ее изменение во время определенного процесса, такого как процесс передачи тепла.Это изменение энтропии в процессе переноса обычно бывает двояким:

  1. Перенос — изменение энтропии в обратимом процессе,

  2. Генерация — изменение энтропии, когда процесс переноса необратим, т.е. необратим.

Таким образом, в реальном (необратимом) процессе изменение энтропии всегда является суммой обоих, то есть (i) + (ii).

Для процесса теплопередачи между двумя температурными уровнями Ta и Tb две части (i) и (ii) равны

dgS˙ = δQ˙ (1Ta − 1Tb) = δQ˙Ta− TbTaTb = δQ˙ΔTTaTbE3

Уравнение (2) соответствует к эк.(1) во введении, теперь в терминах скорости непрерывного процесса. Уравнение (3) утверждает, что генерация энтропии приводит к увеличению энтропии, когда энергия передается от одной системы (a) с высокой температурой (то есть с низкой энтропией) к другой системе (b) с низкой температурой (то есть с высокой энтропией). Таким образом, общее изменение энтропии в таком процессе составляет

. На рисунке 1 такой процесс проиллюстрирован для конвективной теплопередачи от потока в системе (a) с m˙ato потоком в системе (b) с m˙b.Стенка между обоими потоками — диабатическая, стенки в окружающую среду — адиабатические.

Изменение энтропии в ур. (3) строго говоря, это только приближение. Он основан на предположении, что в (a) и (b) реальные распределения температуры могут быть аппроксимированы их (постоянными) средними значениями и что падение температуры от (a) до (b) полностью происходит в стенке между ними. системы, см. рисунок 1 для иллюстрации этого приближения. В разделе 4 учитывается реальное распределение температуры, чтобы определить изменение энтропии при образовании без приближения.

Хотя это не тема данной главы, следует упомянуть, что (i) и (ii) являются для передачи энергии работой:

с δΦ δ как скорость диссипации механической энергии в поле потока, участвующего в передаче обработать. То, что всегда dtS˙ = 0 для рабочей передачи энергии, показывает фундаментальное различие двух способов передачи энергии, то есть посредством тепла или работы, ср. экв. (2) для передачи энергии теплом.

Рисунок 1.

Конвективная теплопередача от потока в (a) к потоку в (b) над элементом поверхности dA (1) Распределение реальной температуры (2) Модель средней температуры

2.3. Обесценивание энергии в процессе теплопередачи и концепция энтропийного потенциала

Когда в процессе передачи энергии теряется эксергия, «ценность» энергии уменьшается, поскольку эксергия как драгоценная часть энергии уменьшается. Это называется девальвацией энергии во время процесса передачи и непосредственно связано с генерацией-изменением энтропии, ср. экв. (3).

Потеря эксергии и генерируемая энтропия взаимосвязаны так называемой теоремой Гуи-Стодолы, см., Например, [7].Он читает

Здесь T∞ — температура окружающей среды, а E˙le — потеря мощности эксергии E˙e уровня энергии E energy после разделения E sub на эксергетическую и анергическую части, E˙e и E˙a, соответственно. .

Для одной операции передачи, обозначенной it, тогда существуют конечные потери эксергии

с S˙g, ias генерация энтропии в операции передачи i. Эту генерацию энтропии можно и нужно рассматривать в контексте тех девальваций скорости передачи энергии E˙, которые произошли до операции передачи i и будут происходить после нее.Эта идея принимает во внимание, что определенная энергия (скорость) всегда начинается как первичная энергия, являющаяся эксергией в целом, и, наконец, заканчивается как часть внутренней энергии окружающей среды, затем как анергия в целом. В [8] это было описано как «цепочка девальвации» по отношению к скорости передачи энергии E˙ с процессом, охватывающим одно звено этой цепи.

Для суммы всех однократных операций передачи, которые полностью обесценивают энергию со 100% эксергии до 100% анергии,

удерживается.Здесь S˙g — это общее образование (скорость) энтропии, то есть увеличение энтропии окружающей среды, когда E˙ становится частью его внутренней энергии.

В [8] эта величина называется энтропийным потенциалом :

энергии E˙, вовлеченной в процесс передачи энергии (здесь: тепла). Принимая это за эталонную величину, так называемое число девальвации энергии

Ni≡ S˙g, iS˙g = T∞S˙g, iE˙E11

указывает, какая часть энтропийного потенциала энергии используется в определенной передаче. процесс i с Ni = 0 для обратимого процесса.Примеры будут приведены позже.

3. Инженерный взгляд на теплопередачу

Как упоминалось ранее, инженеры, обученные решать проблемы теплопередачи с помощью таких книг, как [4], мало заботятся или совсем не заботятся об энтропии. Они характеризуют ситуации теплопередачи коэффициентом теплопередачи

или, более систематически, числом Нуссельта

В обоих случаях q˙w и ΔT объединяются в одной оценочной величине, так что два независимых аспекта теплопередачи

  • сумма, связанная с q˙wand

  • , изменение качества, связанная с ΔT

, отдельно не фиксируется.Вторая величина оценки требуется для исчерпывающей характеристики ситуации теплопередачи. Это может быть число девальвации энергии Nia согласно ур. (11).

Когда Nia учитывает качество теплопередачи, число Нуссельта охватывает количественный аспект в следующем смысле. Часто либо ΔTor q˙ware назначают в качестве теплового граничного условия. Затем число Нуссельта количественно определяет теплопередачу, предоставляя возникающий тепловой поток или требуемую разность температур, соответственно.Оба аспекта являются количественными, поэтому вопрос о качестве остается открытым. Тогда это решается числом обесценения энергии Ni.

Поскольку число Нуссельта хорошо известно в сообществе теплопередачи, а число обесценения энергии Ni — нет, Ni будет дополнительно объяснен в связи с его физическими предпосылками в следующем разделе.

4. Физика, лежащая в основе девальвации энергии число

Согласно закону теплопроводности Фурье, см., Например, [4] или [9],

δQ˙ → = −k (grad T) dAE14

i.е. тепловой поток возникает по (отрицательному) градиенту температуры. Передаваемая таким образом энергия уменьшает свою эксергетическую часть, поскольку эта эксергетическая часть равна

с коэффициентом Карно

Здесь снова T∞ — это температура окружающей среды, так что эксергетическая часть Q˙ после того, как ее уровень температуры Thas достигнет температуры окружающей среды, равно нулю.

Эти постоянные эксергетические потери, когда теплопередача происходит с gradT> 0 (необратимая теплопередача) в соответствии с теоремой Гуи-Стодола (7), сопровождаются генерацией энтропии, которую здесь можно записать как

или после интегрирования локальной скорости генерации энтропии S˙g » ‘как

, что в декартовых координатах читается как

dgS˙ = kT2 [(∂T∂x) 2+ (∂T∂y) 2+ (∂T∂z) 2] dVE19

Обратите внимание, что это уравнение .(19) сводится к ур. (3) когда существует линейное распределение температуры только в направлении x, так что ∂T / ∂x = ΔT / Δx, dV = dAΔx и ∂Q˙ = −k (ΔT / Δx) dA.

Сравнение ур. (3) и (19) показывает, что

в модели средней температуры в соответствии с ур. (3) и рисунок 1 (2) представляет собой интегрирование относительно δQ˙, в то время как с реальным распределением температуры в соответствии с ур. (19) и рис. 1 (1) это интегрирование по объему, учитывающее скорость генерации локальной энтропии.

В обоих случаях определяется S˙g, i, которое представляет собой общее генерирование энтропии за счет теплопроводности в процессе передачи i.Число девальвации энергии относится к энтропийному потенциалу Q˙, то есть к Q˙ / T∞, так что

Ni = k T∞Q˙∫V1T2 [(∂T∂x) 2+ (∂T∂y) 2 + (∂T∂z) 2] dVE21

— это процент использованного энтропийного потенциала энергии E˙, который в процессе i передается в виде тепла Q˙. Обратите внимание, что часть энтропийного потенциала уже использовалась на пути E˙старта в качестве первичной энергии в ситуации, когда она передается в виде тепла, а оставшаяся часть энтропийного потенциала после процесса теплопередачи может быть использована в последующем процессы передачи энергии.Это может проиллюстрировать, почему важно видеть определенный процесс передачи в контексте общей цепочки обесценивания энергии, начиная с первичной энергии и заканчивая частью внутренней энергии окружающей среды. Подробнее об этой концепции см. [8] .

5. Конвективная теплопередача

Часто конвективная теплопередача происходит в технических приложениях, таких как электростанции, системы отопления или охлаждения. Затем задействуется второй поток энергии, который представляет собой рабочую скорость потока, которая необходима для поддержания потока, в котором или из которого происходит передача тепла.Этот поток энергии, применяемый в качестве работы, представляет собой чистую эксергию, которая теряется в процессе рассеяния во время конвективной теплопередачи.

5.1. Потери из-за рассеяния механической энергии

В гидромеханике потери в поле течения обычно характеризуются коэффициентом сопротивления cD для внешних потоков и коэффициентом потери напора K для внутренних потоков, которые представляют собой безразмерную силу сопротивления FD и безразмерную потерю давления Δp соответственно . В таблице 1 оба определения показаны вместе с альтернативным подходом, основанным на скорости генерации энтропии S˙g, D из-за рассеяния механической энергии (индекс: D).Подробнее об этом альтернативном подходе см. [10]. Поскольку оба коэффициента, cD и K, учитывают скорость диссипации Φ˙ в поле потока и согласно уравнению. (6) δΦ˙ = TdgS˙ диссипация механической энергии соответствует потере эксергии только при T = T∞, ср. экв. (7). Когда поток возникает при температуре, отличной от температуры окружающей среды T∞, cD и K учитывают рассеивание, но не потерю эксергии в потоке.

Тогда необходим второй коэффициент, который лучше всего определяется как число разрушения эксергии NE, аналогичное числу девальвации энергии, ур.(11), т.е.

традиционный подход альтернативный подход
внешний поток cD = FDρ2u∞2A cD = Tρ2u∞165 внутренний , D расход K = Δpρ2um2 K = Tρ2um3AS˙g, D
Таблица 1.

Коэффициенты сопротивления и потери напора; общепринятые и альтернативные определения из [10]. u∞: скорость набегающего потока, um: средняя скорость в поперечном сечении

, которая для внешнего потока с E˙ = u∞22m˙ = ρ2u∞3Ais (c.f. таблица 1):

NE = T∞TcD (число разрушения эксергии) E23

и для внутреннего потока с E˙ = um22m˙ = ρ2um3Ais (см. таблицу 1):

NE = T∞TK (число разрушения эксергии) E24

Примечание что NE не является числом девальвации энергии в смысле его определения в ур. (11) поскольку эталонная величина E˙in eq. (22) не является скоростью передачи энергии (которая может быть обесценена в процессе передачи). Вместо этого в конвективном процессе участвует кинетическая энергия. Он служит эталонной величиной для работы потока, необходимой для поддержания потока.

Отличается от Ни в соответствии с ур. (11), для которого по определению всегда выполняется 0≤Ni≤1, NE не ограничивается этим диапазоном. Например, NE = 3 для внутреннего потока означает, что потери эксергии (разрушение эксергии) во время этого процесса в три раза выше, чем кинетическая энергия, участвующая в конвективном процессе. Обратите внимание, что обесценивается не кинетическая энергия, а энергия, которая входит в систему в виде работы потока, являясь чистой эксергией вначале и частично или полностью преобразованной в анергию в процессе диссипации.

5.2. Оценка конвективной теплопередачи

Поскольку обе энергии в процессе конвективной теплопередачи (необходимая работа потока и передаваемая тепловая энергия) подвергаются обесцениванию, они обе должны учитываться при оценке процесса конвективной теплопередачи, например, с целью его оценки. оптимизация.

Что касается потерь, то учитывается потерянная эксергия обеих энергий, участвующих в процессе конвективной теплопередачи. Эти эксергетические потери характеризуются соответствующими скоростями образования энтропии S˙g, iin eq.(11) и S˙g, Din eq. (22). Они могут быть добавлены для обеспечения общей скорости генерации энтропии в процессе конвективной теплопередачи и служат в качестве целевой величины в процедуре оптимизации. Это разумный критерий для всех тех случаев, когда эксергетическая часть процесса передачи энергии учитывается как цикл мощности. В таком процессе эксергия, теряемая перед турбиной, не может быть преобразована в механическую энергию в турбине, что снижает эффективность энергетического цикла.

Когда скорость генерации энтропии должна быть определена из подробных численных решений процесса конвективной теплопередачи, S˙g, если следует из ур.(19), (20) в то время как S˙g из-за диссипации определяется как

S˙g = ∫ dgS (число разрушения эксергии) ˙E25

с

dgS˙ = μT (2 [(∂u∂x) 2+ ( ∂u∂y) 2+ (∂u∂z) ​​2] + (∂u∂y + ∂v∂x) 2+ (∂u∂z + ∂w∂x) 2+ (∂v∂z + ∂w∂y) 2) dVE26

Когда поток турбулентный, dgS˙ согласно ур. (19) и (26) подходят только для подхода прямого численного моделирования (DNS) в отношении турбулентности, как в примере, показанном в [11]. Поскольку решения DNS с их необычайной вычислительной потребностью не могут использоваться для решения технических проблем, вместо них решаются усредненные по времени уравнения (усредненные по Рейнольдсу Navier-Stokes: RANS).Затем также необходимо усреднить dgS˙ по времени, что приведет к:

dgS˙C = dgS˙C¯ + dgS˙C’E27

и

dgS˙D = dgS˙D¯ + dgS˙D’E28

с dgS˙ C¯ и dgS˙D¯ для генерации энтропии в усредненном по времени поле температуры и скорости, а также dgSÀC’и dgSÀD’ для усредненных по времени вкладов соответствующих флуктуирующих частей.

Все четыре части равны

dgS˙C¯ = kT2 [(∂T¯∂x) 2+ (∂T¯∂y) 2+ (∂T¯∂z) 2] dVE29dgS˙C ‘= kT2 [(∂ T’∂x) 2¯ + (∂T’∂y) 2¯ + (∂T’∂z) 2¯] dVE30dgS˙D¯ = μT (2 [(∂u¯∂x) 2+ (∂u¯ ∂y) 2+ (∂u¯∂z) 2] + (∂u¯∂y + ∂v¯∂x) 2+ (∂u¯∂z + ∂w¯∂x) 2+ (∂v¯∂z + ∂ w¯∂y) 2) dVE31dgS˙D ‘= μT (2 [(∂u’∂x) 2¯ + (∂u’∂y) 2¯ + (∂u’∂z) 2¯] + (∂u ‘∂y + ∂v’∂x) 2¯ + (∂u’∂z + ∂w’∂x) 2¯ + (∂v’∂z + ∂w’∂y) 2¯) dVE32

с результатами для турбулентного поле потока из уравнений RANS, dgS˙C¯ и dgS˙D¯ может быть определено, но не dgS˙C ‘и dgS˙D’.Для этих условий необходимы модели турбулентности, как, например, в [12].

5.3. Безразмерные параметры

Когда необходимо оценить весь процесс конвективной теплопередачи (включая потери эксергии в температуре и в поле потока), это опять же следует делать с помощью безразмерных параметров. Введены безразмерные параметры:

  • Число Нуссельта Nu / экв. (13), что указывает на силу теплопередачи по сравнению с ее необратимостью;

  • Число девальвации энергии Ni / экв.(11), что указывает на потерю энтропийного потенциала переданной энергии;

  • Коэффициент потери напора K / таблица 1, указывающая скорость рассеяния в поле потока;

  • Число разрушения эксергии NE / экв. (24), что указывает на потерю эксергии в поле течения.

Если теперь представляют интерес общие потери эксергии для процесса конвективной теплопередачи, то это, в основном, сумма эффектов, охватываемых Ni и NE. Однако поскольку оба параметра не обезразмериваются одинаково, их нельзя просто добавить.E = 0 для процесса, в котором вся эксергия теряется из-за ее преобразования в анергию.

6. Примеры

Будут приведены два примера, в которых параметры, которые были введены выше, будут использоваться для характеристики ситуации теплопередачи. С помощью этих примеров должно стать очевидным, что энтропию и / или ее образование не следует игнорировать, когда процессы теплопередачи рассматриваются в практических промышленных приложениях.

6.1. Полностью разработанная труба потока с теплопередачей

Этот простой пример может продемонстрировать, насколько важно учитывать генерацию энтропии, которая является ключевым аспектом в девальвационном числе энергии Nia согласно его определению (11).

То, что обычно можно найти в качестве характеристики теплопередачи полностью развитого трубного потока, — это число Нуссельта Nu. Предположим, что Nu = 100, и это происходит на верхнем температурном уровне энергетического цикла, то есть перед турбиной этого устройства преобразования энергии. Предположим также, что эта ситуация теплопередачи с Nu = 100 и тепловым потоком q˙w = 103 Вт / м2 на длине L = 0,1 происходит в двух разных энергетических циклах:

  • Паросиловый цикл (SPC) с водой в качестве рабочее тело и верхний температурный уровень Tm, u = 900 К.

  • Органический цикл Ренкина (ORC) с аммиаком Nh5 в качестве рабочего тела и верхним температурным уровнем Tm, u = 400 К.

Когда в обоих циклах Nu, q˙wand Lare одинаковы, разница температур ΔTin Nuaccording к эк. (13) для аммиака в 2,6 раза больше, чем для воды. Это связано с разными значениями теплопроводности k воды (при Tm, u = 900 K и p = 250 бар) и аммиака (при Tm, u = 400 K и p = 25 бар), принимая типичные значения для температуры и давления уровни в обоих циклах.

Для дальнейшего сравнения обратите внимание, что число обесценения энергии согласно ур. (11) в этом случае с dgS˙ согласно ур. (3) и интегрировали для получения

S˙g, i = Q˙w, i (1Tw − 1Tm, u) ≈Q˙w, i ΔTTm, u2E35

с E4 = Q˙wis

В таблице 2 показаны значения число девальвации энергии Ни для обоих случаев в соответствии с этим приближением. Он показывает, что только 0,37% энтропийного потенциала используется для теплопередачи в случае SPC, но почти 5% в случае ORC, «хотя» обе ситуации теплопередачи имеют одинаковое число Нуссельта Nu = 100 и одинаковое количество энергия передается.Обратите внимание, что только та часть энтропийного потенциала, которая еще не используется, доступна для дальнейшего использования после рассматриваемого процесса.

Цикл / жидкость кВт / м · K T∞K Tm, uK ΔTK SPC
300 900 10 0,0037
ORC / аммиак 0.038 300 400 26 0,049
Таблица 2.

Теплопередача при Nu = 100, q˙w = 103 Втм2, L = 0,1 мин, два разных цикла мощности

6.2. Использование CFD для оценки теплообменника

В предыдущем примере были рассмотрены два аналогичных процесса при двух разных уровнях температуры. Такой поток в трубе с теплопередачей является частью ситуации теплопередачи, показанной на рисунке 1: холодная сторона (b) нагревается.

Во втором примере вычислительная гидродинамика (CFD) используется для оценки нагрева жидкости в канале внутри пластинчатого теплообменника, пытаясь найти лучшую точку работы для устройства.Сначала мы опишем устройство и его моделирование, а затем обсудим результаты и способы их использования. Более подробную информацию можно найти в [14].

6.2.1. Геометрия устройства

Пластинчатые теплообменники состоят из гофрированных пластин, которые расположены в стопке пластин, образующих каналы между пластинами. Пластины сконструированы таким образом, что две жидкости отделяются друг от друга по пути через соседние каналы.

В зависимости от гофры пластины каналы имеют постоянно меняющееся сечение, но имеет повторяющийся геометрический рисунок.и период Λ; c.f. [15]

6.2.2. Моделирование устройства

Первое упрощение, сделанное для облегчения моделирования, состоит в том, что пластина (и, следовательно, теплообменник) предполагается иметь бесконечную длину. Таким образом, можно пренебречь воздействием на поток, вызываемым областями входа или выхода: поток развивается гидравлически. Это имеет два последствия:

  • канал можно смоделировать как бесконечно повторяющуюся полосу конечной длины, см. Рисунок 3 (a),

  • , только половина канала должна быть смоделирована, см. Рисунок 3 (b).

Результирующая геометрия домена показана на рисунке 4.

Рисунок 3.

Упрощенная геометрия теплообменника: (а) симметричная полоса; (б) область решения из-за предположения симметрии.

Рис. 4.

— вид полосы смоделированного пластинчатого теплообменника.

Второе упрощение, сделанное здесь, заключается в том, что теплообменник работает со сбалансированным противотоком: производительность потока m˙cp одинакова на горячей и холодной стороне, так что разница температур между ними, а также flux q˙ware одинаков во всех точках между входом и выходом.

6.2.3. Граничные условия

На основе предположений, сделанных выше, периодические граничные условия могут применяться к полю потока в основном направлении потока x (см. Рисунок 3). Граничное условие, применяемое по отношению к полю давления, представляет собой так называемое граничное условие «вентилятора», которое устанавливает постоянный перепад давления между впускным и выпускным участками. В плоскости симметрии накладывается граничное условие симметрии, а граничные условия прилипания выполняются на всех стенках.

Рисунок 5.

Общая скорость генерации энтропии S˙g, скорость генерации энтропии из-за диссипации S˙g, D и скорость генерации энтропии из-за проводимости S˙g, C (нормализованная с минимальной скоростью генерации энтропии при Re≈2000) при различных числах Рейнольдса , для моделирования прохода теплообменника.

Температурное поле имеет граничное условие вентилятора с положительной разностью температур ΔTio между впускным и выпускным участками. Это приводит к нагреванию жидкости, когда она проходит через симулированный проход.Граничное условие, используемое для верхней и нижней стенок, — это линейно возрастающий температурный профиль в среднем направлении потока. Увеличение температуры ΔTω, io совпадает с ΔTio. Вместе эти два граничных условия моделируют уравновешенную противоточную конфигурацию теплообменника. Граничное условие нулевого градиента используется для прокладки, которая моделируется как адиабатическая стенка.

Изменение перепада давления приводит к разной средней скорости потока. Чтобы сохранить постоянный тепловой поток q˙w, необходимо было соответственно отрегулировать разницу температур между входом и выходом (ΔTw, io = ΔTio = q˙wA / m˙cp).

6.2.4. Результаты моделирования

Результаты, полученные в результате моделирования CFD, дают доступ к полям скорости, давления и температуры u, p и T. Их можно использовать для расчета коэффициента теплопередачи и коэффициента потери напора для рассматриваемой конвективной теплопередачи.

Расчет полей давления и скорости — дорогостоящая часть моделирования. Когда предполагается, что все свойства жидкости постоянны, т.е. не зависят от давления и температуры, температурное поле можно даже смоделировать как пассивный скаляр, что требует очень небольших вычислительных затрат.Четыре части генерации энтропии (S˙g, C¯, S˙g, C ‘, S˙g, D¯, S˙g, D’, см. Уравнения (29) — (32) в разделе 5.2. ) являются величинами постобработки: их можно получить из u-, p- и T-полей без решения дополнительных дифференциальных уравнений. Это полезно для оценки определенного процесса, работающего на разных уровнях температуры.

Скорость образования энтропии из-за рассеяния, проводимости и их сумма показаны на рисунке 5 для различных чисел Рейнольдса. Для увеличения числа Рейнольдса S˙g, Din уменьшается, а S˙g, C уменьшается.Оптимальная точка работы может быть определена примерно при Re = 2000. Такой же оптимум можно определить на рисунке 6 для числа девальвации энергии теплообменника Nhe, поскольку в уравнении. (11) тепловой поток, площадь стенки и температура окружающей среды одинаковы для всех расчетов.

Рис. 6.

Число девальвации энергии Nhe для смоделированного прохода пластинчатого теплообменника.

Обратите внимание, что кривые для S˙g, Cand S˙g, Din на рис. 5 являются почти прямыми линиями, особенно для более высоких чисел Рейнольдса.Следовательно, необходимы только два моделирования, чтобы приблизительно оценить оптимальную точку работы. Из двух прямых линий для S˙g, Cand S˙g, D сумма обоих результатов в виде кривой с минимумом при оптимальном числе Рейнольдса.

Как упоминалось ранее, генерация энтропии — это величина постобработки. Это может быть использовано для оценки смоделированной ситуации теплопередачи при различных уровнях температуры. Если общее изменение температуры между входом и выходом не слишком велико, можно сделать приближение, просто соответствующим образом масштабируя результаты.Генерация энтропии из-за диссипации S˙g, D, new на уровне температуры Tnewis (по сравнению с генерацией энтропии в существующем результате моделирования) S˙g, D, new / S˙g, D, sim = Tsim / Tnew. Если новый уровень температуры выше, S˙g, D, new будет меньше, чем S˙g, D, sim. Точно так же для генерации энтропии за счет проводимости соотношение S˙g, C, new / S˙g, C, sim = (Tsim / Tnew) 2. Опять же, если новый уровень температуры выше, S˙g, C, new будет меньше, чем S˙g, C, sim. Оптимальная точка работы смещается к более низкому числу Рейнольдса (см. Рисунок 7), потому что влияние изменения уровня температуры на S˙g, C больше, чем влияние на S˙g, D.

Рис. 7.

Скорость генерации энтропии для теплопередачи при различных уровнях температуры. При более высоких температурах оптимальная рабочая точка смещается в сторону более низких чисел Рейнольдса.

7. Выводы

Несмотря на очевидную низкую популярность, генерация энтропии является важным аспектом любого процесса теплопередачи. Каждый реальный технический процесс включает в себя генерацию энтропии, которую в какой-то момент нужно выпустить в окружающую среду. Было показано, что каждый поток энергии имеет энтропийный потенциал, который представляет собой количество энтропии, которая может быть выброшена в окружающую среду вместе с потоком энергии.Поэтому он устанавливает предел для всех необходимых процессов, связанных с этим потоком энергии. На основании этого был введен показатель девальвации энергии , который количественно определяет часть энтропийного потенциала, которая теряется в процессе передачи. Число девальвации энергии применимо ко всем процессам, в которых передается энергия, и рекомендуется для их оценки, особенно в отношении устойчивости.

На примерах также было показано, как различные ситуации теплопередачи можно сравнивать друг с другом.Такие сравнения могут проводиться на самых разных уровнях, начиная от оценки системы (т.е. для сравнения различных систем) и заканчивая более подробными исследованиями, касающимися оптимизации подсистем, которые являются частью общей системы теплопередачи. Также было показано, как существующие результаты моделирования могут быть повторно использованы при различных уровнях температуры, эффективно снижая стоимость моделирования CFD.

.

Полипропиленовые мешки — что можно и чего нельзя делать при теплопередаче

0

Полипропиленовые мешки изготовлены из синтетического пластикового полимерного полипропилена, используемого в мешках, поскольку он прочный, гибкий и многоразовый. Они подходят для самых разных целей как для потребителей, так и для предприятий. Чаще всего они используются в качестве альтернативы одноразовым пакетам для покупок, переезда и хранения. Кроме того, эти сумки широко используются в качестве рекламных продуктов для раздач на мероприятиях или в качестве благодарности вашим постоянным клиентам.

У нас есть несколько советов и рекомендаций по печати на этих пакетах, которые естественно чувствительны к нагреванию из-за их ткани на пластиковой основе.

Что можно и чего нельзя делать при декорировании полипропиленовой ткани:

Сделать декорировать полипропиленовые сумки

Полипропиленовые пакеты — недорогой рекламный товар, который можно украсить традиционными методами печати, такими как трафаретная печать. Их также можно напечатать на термопрессе.

Не наносите термопечать Полипропилен при высоких температурах

Полипропиленовые сумки следует прессовать при низкой температуре.Выберите тип теплопередачи, для которого требуется низкая температура нагрева. Эти пакеты нельзя прессовать при температуре выше 275 градусов, чтобы ткань не плавилась. Можно использовать некоторые трансферы, которые нагревают до 300 градусов, однако некоторые пакеты могут немного плавиться при этой температуре.

Этот полипропиленовый пакет «тюльпан» больше не узнаваем при нагреве при температуре 365 градусов. Слишком высокая температура!

Не используйте ли трансферы для трафаретной печати Elasti Prints® или Stretch Litho ™.

Рекомендуемый тип переноса для этих пакетов — Elasti Print® для дизайнов плашечных цветов и Stretch Litho ™ для полноцветной графики.

Трафаретная печать Elasti Prints® украшает полипропиленовые сумки от Transfer Express Apparel

Полноцветная / трафаретная печать Stretch Litho нанесена на полипропиленовые сумки

Сделать Поднять область печати

Как и в случае с любой другой большой сумкой или мешком с резинкой, убедитесь, что вы создали плоскую и ровную поверхность для тепловой печати вашего дизайна.Толстые швы, молнии, пуговицы, завязки и лямки необходимо убрать из зоны печати. При необходимости используйте сменный валик для термопресса или приподнимите область печати с помощью коврика для мыши или Print Perfect Pad, чтобы получить плоскую, ровную и твердую поверхность.

Подушечка для печати Perfect Pad помещается внутрь полипропиленовой сумки, чтобы приподнять область печати над препятствиями.

Не бойтесь украшать Сумки из полипропилена

Полипропиленовые пакеты могут быть устрашающими, и их страшно украсить в первый раз на тепловом прессе.Просто не забывайте поддерживать низкую температуру, и вы не получите грязный расплавленный пакет.

Закажите полипропиленовые мешки и переводы за один раз

Transfer Express — это универсальный магазин для теплопередачи и чистой одежды от Transfer Express Apparel. Ваши сумки из полипропилена и трансферы Elasti Prints® или Stretch Litho ™ можно заказать одновременно, что избавит вас от лишних хлопот в поисках других поставщиков для подходящего типа трансферов для этих сумок.Есть много разных стилей и размеров полипропилена, от обычных больших сумок до мешков с подпругами.

Ознакомьтесь с полным ассортиментом полипропиленовых пакетов в Transfer Express Apparel!

.

Преимущества полипропиленовых труб перед медными

4. не проводят электричества. А вот медь по электропроводности самый настоящий рекордсмен — не случайно ведь наиболее качественные токопроводящие жилы электрических кабелей изготавливают исключительно из меди, а вот полипропилен кое-где используется в качестве изолятора. И от этого напрямую зависит безопасность эксплуатации труб, которая в случае с медью крайне низка, а с полипропиленом, наоборот, очень высокая;

5. более удобны в монтаже. Для того, чтобы смонтировать как полипропиленовый, так и медный трубопровод, без специального оборудования не обойтись. Однако если полипропилен достаточно просто нагреть специальным паяльникам (стоит совсем не дорого) и затем соединить между собой (армированные трубы, правда, придётся ещё перед этим зачистить), то вот монтаж медных труб не только более трудоёмок (как-никак металл), но и более затратен, потому что придётся покупать специальный пресс, стоимость которого достаточно высока. Кроме того, медные трубы нужно ещё и сгибать для выполнения нужно конфигурации, для чего также потребуются дополнительные инструменты;

6. более экологичны. Медь экологична лишь до того предела, пока транспортируемая среда обладает достаточной чистотой. Именно поэтому даже наша водопроводная вода для меди не подходит, поскольку в этом случае трубы начинают окисляться, взаимодействуя со средой, а соединения меди вредны и даже опасны для здоровья. Полипропиленовые же трубы остаются экологичными всегда;

7. более функциональны. И здесь высокая химическая активность меди накладывает свой отпечаток. Хлорированная вода, техническая вода — эти среды для медных труб категорически не подходят, и даже в системах отопления их нужно использовать с осторожностью — и это при том, что медь обладает значительно более высокой термостойкостью, чем полипропилен, и может использоваться даже в паропроводных системах. Впрочем, лишь теоретически и лишь внутри отапливаемых помещений, поскольку теплоотдача меди столь высока, что трубы потеряют немало тепловой энергии до того момента, как тепло дойдёт до конечного «адресата». Впрочем, есть у меди и свои преимущества перед полипропиленом, которых, правда, не так и много.

Комплект оборудования VALTEC для раструбной сварки полипропиленовых труб диаметром 20-40 мм

  • Информация
  • Товар на сайте компании «ООО «АкваЦентр»»
  • Армения

  • Просмотров: 34
  • ID: 9101299

Производитель

,

Теплоотдача при ΔТ=70°С (Вт)

,

Теплоотдача при ΔТ=50°С (Вт)

,

Рабочее давление (МПа)

,

Испытательное давление (МПа)

,

Разрушающее давление (МПа)

,

Максимально допустимая температура (°С)

,

Внутренний объем одной секции теплоносителя (л)

,

Вес одной секции теплоносителя (кг)

,

Расстояние между осями присоединительных трубопроводов (мм)

,

Высота секции (мм)

,

ВНИМАНИЕ! — этот товар можно купить в розницу, только по предварительной записи по телефону: (846) 221-65-36 или 89033011536 Комплект для сварки полипропиленовых труб(VTp.799.0) Комплекты оборудования VALTEC для раструбной сварки полипропиленовых труб диаметром 20-40 и 40-160 мм. Комплектация набора VTp.799.0.016040: 1. Сварочный аппарат мощностью 1500 (2 х 750) Вт. 2. Подставка для аппарата.3. Рулетка 3 м.4. Ножницы для резки полипропиленовой трубы.5. Шестигранный ключ.6. Сменные насадки 20, 25, 32, 40 мм Оборудование упаковано в металлический ящик красного цвета. Комплектация набора VTp.799.0.040160: 1. Сварочный аппарат мощностью 2000 (2 х 1000) Вт. 2. Подставка для аппарата.3. Рулетка 3 м.4. Шестигранный ключ.5. Сменные нагревательные насадки 50, 63, 75 мм.Оборудование упаковано в металлический ящик красного цвета.  
Ширина секции (мм) ,
Глубина секции (мм) ,
Площадь наружной поверхности нагрева (м2) ,
Номинальный коэффициент теплоотдачи (Вт/(м2 · °С)) ,
Толщина стенки (мм) ,
Материал корпуса ,
Область применения ,
Сечение трубы (мм) ,
Наружный диаметр (мм) ,
Внутренний диаметр (мм) ,
Толщина стенки трубы (мм) ,
Армированная труба ,
Максимальная рабочая температура (град.) ,
Максимальное рабочее давление (бар) ,
Длина бухты/трубы (м/м) ,
Способ соединения ,
Цвет ,
Коэф. линейного расширения: ,
Коэф. шероховатости: ,
Коэф. упругости: ,
Коэф. теплопроводности: ,
Степень сшивки ,
Радиус изгиба: (вручн./кондукт.) ,
Вес 1 м.п. трубы ,
Объем 1 м.п. трубы ,
Возможное количество секций в радиаторе ,
Примечание ,
Гарантийный срок: ,
Минимальный объём заказа ,
Напряжение питания (B) ,
Частота питания (Гц) ,
Максимальное статистическое давление (бар) ,
Максимальная температура рабочей среды (град) ,
Монтажная длина (мм) ,
Присоединительная резьба (дюйм) ,

Аппараты для сварки пластиковых труб в вашем регионе

Анализ свойства теплопередачи тепловой трубы под воздействием интегрированного охлаждающего устройства

Тепловую трубу с дискретным свойством теплопередачи часто называют тепловым сверхпроводником, поскольку она имеет чрезвычайно большую теплопроводность. Это особое свойство теплопередачи нарушается из-за интеграции охлаждающего устройства и дальнейшего снижения охлаждающей способности охладителя с тепловыми трубками. В этой статье экспериментально изучается свойство теплопередачи тепловой трубы под влиянием интегрированного охлаждающего устройства.Чтобы упростить процесс исследования, самодельная квадратная тепловая труба размером 3 мм была построена с двумя кусками медных пластин и двумя кусками стеклянных пластин, обращенными друг к другу, соответственно. Два куска медных пластин были сконструированы с внутренними стенками капиллярной структуры, а два куска стекла были с внутренними стенками противотуманными для наблюдения за внутренним явлением. Кроме того, вместо охлаждающего ребра снаружи тепловой трубы применялась изотермическая циркулирующая охлаждающая вода.Результаты показывают, что тепловой пар в тепловой трубке конденсируется раньше и не может достичь удаленной части конденсатора. Другими словами, свойство теплопередачи тепловой трубы нарушается за счет добавления охлаждающей воды. Это явление вызывает неблагоприятную охлаждающую способность охладителя с тепловой трубкой.

1. Введение

В настоящее время передовая технология изготовления полупроводниковых компонентов обеспечивает возможность изготовления электронных устройств с большей точностью и высокой рабочей частотой.Электронные устройства с высокой рабочей частотой в оптоэлектронике, связи, электроэнергетике, авиакосмической промышленности, биомедицине и т.д. часто выделяют чрезвычайно большое количество тепла на небольшой площади. Перегрев приводит к поломке или даже поломке электронных устройств. Согласно закону Мура, изданному Intel, чем больше транзисторов в микросхеме, тем выше скорость работы, но при этом увеличивается количество тепла, выделяемого транзисторами. Если транзисторы не могут быть мгновенно и эффективно охлаждены, на кристалле появятся горячие точки, которые повредят транзисторы.Подходящим образцом является популярное в настоящее время применение светодиодов высокой мощности. На рис. 1 показана зависимость температуры перехода от срока службы мощного светодиода белого цвета и показано, что температура перехода с прибл. Увеличение на 10 ° C сокращает срок службы вдвое [1].


Охлаждение обычно направлено на отвод тепла от источника тепла и поддержание нормальной работы электронных устройств. В целом методы охлаждения делятся на активные и пассивные по принципу их работы.Активное охлаждение использует технику охлаждения для генерации холода и принудительного отвода тепла через теплообмен, тогда как пассивное охлаждение использует естественную тепловую конвекцию и удаляет относительно меньше энергии. Среды, используемые в пассивном охлаждении, обычно представляют собой металлы с большой теплопроводностью, жидкости с хорошей текучестью для тепловой конвекции и с большой скрытой теплотой, а также воздух. Многие технологии охлаждения, например, термоэлектрический охладитель (TE Cooler), тепловая трубка, спрей и т. Д., Были тщательно изучены и применены, где TE Cooler активен, а тепловая трубка и спрей в принципе пассивны. [2–6].

Эффективность охлаждения не может достичь прогнозируемого значения, что является основным вопросом для охладителя с тепловыми трубками. Стандартное применение тепловых трубок связано с охлаждающими ребрами, которые обычно называют охладителями с тепловыми трубками, но интеграция охладителей с тепловыми трубками изменяет исходные свойства теплопередачи тепловой трубки [7]. В большинстве исследований охладителя с тепловой трубкой игнорировались соображения об изменении поведения теплопередачи для тепловой трубы и обсуждалась только интегральная структура охладителя с тепловой трубкой [8–10].Первоначальное поведение теплопередачи для тепловой трубы дискретное, а для медной трубы — непрерывное. Эта особая дискретная теплопередача тепловой трубы также приводит к тому, что тепловая труба обладает свойством сверхпроводимости.

Экспериментальные исследования поведения теплопередачи внутри тепловой трубы относительно немногочисленны. Тинг и др. в 2009 году [7] впервые представил сравнительный анализ поведения теплопередачи между тепловой трубой и медной трубой с использованием различных экспериментальных методов. Его результаты показывают, что характеристики теплопередачи тепловой трубы нарушаются и становятся похожими на медную трубу из-за интеграции с внешними охлаждающими пластинами в средней теплоизоляционной секции.Следуя этой теме исследования, эта работа предлагает дополнительные экспериментальные данные для изучения измененного поведения теплопередачи внутри тепловой трубы под влиянием добавленного внешнего охлаждающего устройства. Изменившееся поведение теплопередачи в тепловой трубке является основной причиной недостаточной эффективности охлаждения охладителя с тепловой трубкой. Тепло пара внутри тепловой трубы быстро отводилось на место внешнего охлаждающего устройства и, следовательно, раньше конденсировалось. Это изменение приводит к тому, что охлаждающие пластины, расположенные далеко от источника тепла, не могут достичь достаточной эффективности охлаждения.Чтобы повысить эффективность охлаждения охладителя с тепловой трубкой, необходимо спроектировать новую структуру тепловой трубки, которая может сохранять исходное поведение теплопередачи тепловой трубки после интеграции с охлаждающими пластинами.

2. Основная теория

Тепловая трубка — это пассивное охлаждающее устройство с чрезвычайно высокой теплопроводностью, составляющей ок. 5000 ~ 30000 [Вт / мК], который инициируется специальным механизмом теплопередачи и может передавать относительно большое количество тепла при крошечной разнице температур. Тепловая труба использует скрытую теплоту рабочей жидкости в процессе испарения, чтобы отводить большое количество тепла от источника тепла, и пар быстро перемещается от источника тепла к секции конденсации для передачи тепла.На рис. 2 представлено схематическое описание принципа его работы [11–14].


Тепловая труба обладает дискретным свойством теплопередачи благодаря специальному механизму теплопередачи. Нагревательная и конденсационная секции голой тепловой трубы во время работы имеют более высокую температуру, чем средняя теплоизоляционная секция. На рисунке 3 показано распределение температуры на голой тепловой трубке [7], где номера позиций соответствуют расстояниям до источника тепла.


Обычно охладитель с тепловой трубкой представляет собой тепловую трубку, интегрированную с внешним охлаждающим ребром.Внешнее ребро охлаждения отводит тепло пара и заставляет пар конденсироваться раньше. Рисунок 4 иллюстрирует это явление, где нижним индексом обозначены значения температуры.


3. Эксперимент

В экспериментах использовалась самодельная квадратная тепловая трубка со смотровым окном для изучения поведения внутренней теплопередачи под влиянием процесса внешнего охлаждения. Количественные измерения температуры выполняются с использованием инфракрасной тепловизионной фотографии для записи двумерных данных в сравнении с данными, измеренными термометром термопары.Экспериментальная установка подробно описана в следующих подразделах.

3.1. Самодельная квадратная тепловая трубка

Чтобы показать свойство внутренней теплопередачи тепловой трубы под влиянием внешнего охлаждающего устройства, в этой работе была построена квадратная тепловая трубка со смотровым окном для синхронного наблюдения внутри тепловой трубки. Длина самодельной квадратной тепловой трубки составляет 100 мм, а внутренняя ширина квадрата — 6 мм. Четыре куска стенок самодельной квадратной тепловой трубы представляют собой две медные и две стеклянные пластины, которые устанавливаются лицом к лицу индивидуально.Внутренние стенки самодельной квадратной тепловой трубы на двух медных пластинах имеют капиллярную структуру с медной сеткой, а внутренние стенки двух стеклянных пластин имеют покрытие для защиты от запотевания. Толщина двух медных и стеклянных пластин по отдельности составляет 0,4 мм и 2 мм. Площадь смотрового окна 6 × 100 мм 2 . Одна сторона самодельной квадратной тепловой трубы закрыта квадратной медной пластиной для обогрева, а другая сторона квадратной тепловой трубы соединена с медной трубкой для вакуумирования.На рис. 5 (а) показана схема квадратной тепловой трубы, а на рис. 5 (б) — ее фотография.


(а) Схема
(б) Фото
(а) Схема
(б) Фото

В таблице 1 приведены характеристики самодельной квадратной тепловой трубки. В процессе производства две медные пластины с медной сеткой спекались при 950 ° C в течение 60 минут. Рабочей жидкостью в тепловой трубке является деионизированная вода массой 0,33 г на прибл. Давление 30 торр при 24 ° C. В процессе его наполнения сначала заливается деионизированная вода объемом ок.0,36 г в самодельную квадратную тепловую трубку, а затем закачивают примерно до температуры. 30 торр. Диапазон рабочих температур самодельной квадратной тепловой трубки составляет 20 ~ 60 ° C.


Устройства Масштаб (мм) Материал Количество

Медная труба Медь 1
Стеклянные пластины SiO 2 2
Медные пластины Медь 2
Фитиль Бронза 6
(150 меш)
Медные пластины Медь 2

3.2. Измерения температуры

Имитатор ЦП в соответствии со стандартом ASTM D5470 был построен в качестве источника тепла в этой работе. Площадь нагрева и максимальная выходная мощность индивидуально 30 × 30 мм 2 и ок. 300 Вт. На рисунке 6 изображен симулятор ЦП.


На рисунке 7 представлена ​​схема экспериментальной установки для измерения температуры. В данной работе используются два типа охлаждающих аппаратов. Один из них — изотермический цикл воды через медную трубу в связи с внешними медными стенками самодельной квадратной тепловой трубы в различных положениях.Другой — это алюминиевое ребро охлаждения, которое используется в качестве охлаждающего устройства.


На рисунке 8 показаны фотографии двух интеграций. Для определения температуры использовались инфракрасная тепловизионная фотография и термопарный термометр. На рисунке 9 показаны положения измеренных точек с символами, которые измеряются с помощью термометра термопары.


4. Результаты и обсуждение

В тепловой трубе используется специальная технология теплопередачи, благодаря чему достигается чрезвычайно большая теплопроводность.С помощью двухфазного потока в тепловой трубке пар в тепловой трубке отводит скрытое тепло и напрямую переносится в удаленную конденсационную секцию. Это особое свойство теплопередачи вызывает дискретное распределение температуры на тепловой трубке. Нагревательная и конденсационная секции имеют более высокую температуру, чем средняя теплоизоляционная секция [7]. На рис. 10 показано временное распределение температуры на самодельной квадратной тепловой трубе без подключения охлаждающего устройства. Рисунок 10 показывает, что распределение температуры на тепловой трубке очень равномерное, поскольку она имеет чрезвычайно большую теплопроводность.Кроме того, на рис. 11 показано распределение температуры поверхности самодельной квадратной тепловой трубы, нагретой за 350 секунд, и показано, что температура в конденсационной секции несколько выше, чем в средней теплоизоляционной секции.



Благодаря особому свойству теплопередачи тепловая труба имеет высокую теплопроводность, но она может быть разрушена путем интеграции с внешними охлаждающими пластинами. Подключенное внешнее охлаждающее устройство в средней теплоизоляционной секции принудительно отводит тепло и вызывает более раннюю конденсацию пара внутри тепловой трубы.На рисунке 12 показано распределение температуры в зависимости от времени на самодельной квадратной тепловой трубе с изотермической охлаждающей водой, встроенной в среднее положение тепловой трубы. На рисунке 13 показано распределение температуры поверхности самодельной квадратной тепловой трубы, нагреваемой за 500 сек. На рисунках 12 и 13 показано, что интеграция с изотермической охлаждающей водой разрушила первоначальные характеристики теплопередачи тепловой трубы и дает медные свойства теплопередачи. На рисунке 14 также показаны инфракрасные тепловые фотографии двумерного распределения температуры на самодельной квадратной тепловой трубке, объединенной с изотермической охлаждающей водой.Рисунок 14 ясно показывает, что свойство теплопередачи внутри тепловой трубы нарушается из-за изотермической охлаждающей воды снаружи, и пар в тепловой трубе конденсируется в положении охлаждения. Температура в секции удаленной конденсации ниже.



На рисунке 15 показано распределение температуры в зависимости от времени на самодельной квадратной тепловой трубе, интегрированной с алюминиевыми охлаждающими пластинами, а на рисунке 16 показано распределение температуры ее поверхности на самодельной квадратной тепловой трубе, нагретой за 500 секунд.По сравнению с рисунками 15 и 16 результат показывает хорошее сходство. Другими словами, интеграция с охлаждающим устройством разрушила первоначальную теплопередачу тепловой трубы и приобрела медеподобные свойства.



Рисунки 17 (a) –17 (d) демонстрируют визуализацию теплового потока тепловой трубы в воде с использованием техники цветного шлирена. Рисунки 17 (a) –17 (d) ясно показывают, что тепло в средней теплоизоляционной секции отводится из-за окружающей воды, которая служит охлаждающим устройством.Этот результат дает хорошее физическое объяснение принудительной тепловой конвекции между тепловой трубкой и подключенным внешним охлаждающим устройством в средней теплоизоляционной секции.

5. Заключение

Экспериментальное исследование характеристик теплопередачи тепловой трубы под воздействием внешнего охлаждающего устройства было успешно выполнено. Результаты показывают, что теплопередача голой тепловой трубки дискретна. Как правило, нагревательная и конденсационная секции голой тепловой трубы имеют более высокую температуру, чем средняя теплоизоляционная секция.Интеграция с внешним охлаждающим устройством нарушила свойство теплопередачи тепловой трубы. Измененные свойства теплопередачи тепловой трубы аналогичны медной трубе. Чтобы повысить эффективность охлаждения охладителя с тепловой трубкой, следует разработать модифицированную конструкцию тепловой трубки, чтобы сохранить исходные характеристики теплопередачи тепловой трубки после интеграции с охлаждающими пластинами.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.

Благодарность

Авторы выражают признательность за финансовую поддержку от Национального научного фонда Тайваня в рамках гранта No. NSC98-2221-E-027-058.

Изоляция • Инженеры • Пестан Северная Америка

Теплоизоляция

Естественное сопротивление теплопередаче делает PP-R и PP-RCT более разумным выбором, чем традиционные металлы. Тепловые потери или приток тепла можно уменьшить на 50%, если заменить металлическую трубу на непокрытую трубу PESTAN .Если есть необходимость в утеплении, можно сэкономить как пространство, так и материал. Меньшая изоляция делает нашу систему трубопроводов работоспособной на том же или более эффективном уровне, чем другие металлические системы под тем же кодом. Значение термического сопротивления обеспечивает уровень естественной изоляции трубы. Теплопроводность материалов PP-R и PP-RCT составляет 1,66 БТЕ * дюйм / (час * фут² * ° F).

Кроме того, количество изоляции, необходимой для предотвращения ожогов, может быть уменьшено благодаря естественной теплоизоляции трубопроводных систем PESTAN .Естественная изоляция способствует исключению риска травм, если трубы остаются открытыми. Фитинги имеют большую толщину стен, что снижает потребность в теплоизоляции в большинстве систем горячего водоснабжения. В следующей таблице указана минимальная толщина изоляции, регулируемая коэффициентом теплопередачи, и она относится к трубопроводам для транспортировки горячей воды. Требуемая толщина изоляции для систем HVAC указана в энергетических кодах IECC и ASHRAE следующим образом:

При использовании трубы PESTAN уровень влажности на трубах для охлажденной воды и бытового холодного водоснабжения будет значительно снижен.Заместительная изоляция и пароизоляция могут потребоваться в случае экстремальных температур или влажности. Чтобы узнать о требованиях к изоляции пленумов, щелкните здесь.

Звукоизоляция

Полипропилен обладает звукопоглощающими свойствами, которые ослабляют шум напорных волн и потока воды. В отличие от металлических труб, издающих звуки, материал поглощает шум благодаря встроенной естественной звукоизоляции. Эффект молота отменен, улучшая качество жизни обитателей.

18 мая 2013 г. Автор: Марко

Тепловые характеристики полиэтилена — Бутелин

Теплопроводность

Когда любая среда, нагретая до температуры выше температуры окружающей среды, транспортируется по трубам, неизбежно будет потеря тепла из транспортируемой среды через стенку трубы во внешнюю среду.Эти тепловые потери выражаются в количестве тепла, которое будет потеряно в соответствующей единице (Вт), умноженном на длину участка трубопровода (м). При расчете среда в трубе считается стационарной. Результатом является коэффициент потерь тепла, выраженный в виде потерь энергии на единицу длины трубы (Вт / м).

Количество тепла, теряемого во внешнюю среду, напрямую связано с тепловыми характеристиками материала, из которого изготовлена ​​труба. В целом металлы обладают высокими показателями теплопроводности, в то время как большинство пластмасс, из которых изготавливаются трубы, имеют относительно низкие показатели теплопроводности.Из-за этого пластиковые трубопроводные системы будут передавать гораздо меньшее количество энергии от транспортируемой среды во внешнюю среду, а это означает, что с точки зрения сантехники нагретая вода будет оставаться более горячей при транспортировке в пластиковых трубах, чем в металлических трубах, а холодная вода меньше при воздействии очень низких температур скорее всего замерзнет в пластиковых трубах, чем в металлических трубах .

Теплопроводность полиэтилена составляет 0,4 Вт / м на C.

Скорость расширения

Термическое расширение — это тенденция любого материала к расширению или сжатию из-за изменений температуры.
Все материалы будут обладать этим свойством, но некоторые могут быть затронуты в большей степени, чем другие. Изменение размера может быть рассчитано для данного повышения температуры и выражено в единицах измерения длины на градус повышения температуры.

В целом пластмассовые материалы демонстрируют большее тепловое расширение, чем металлы, поэтому следует ожидать, что системы пластиковых трубопроводов будут расширяться больше при повышении температуры, чем аналогичные металлические системы. Таким образом, при проектировании и установке пластиковых водопроводных систем следует всегда учитывать тепловое расширение, делая поправки на перемещение труб из-за изменений температуры. .

Коэффициент теплового расширения полиэтилена составляет 0,26 мм / ˚C.

Экспериментальное исследование тепловых характеристик небольшой петлевой тепловой трубы с полипропиленовым фитилем

  • Баззо, Э., Ногосеке, М. и Хайнен, Л., 2002, «Температурное поведение капиллярных насосных систем, применяемых в солнечных коллекторах. Материалы 12-й Международной конференции по тепловым трубам, , Москва, Россия, стр. 514–518.

  • Bienert, W.Б., Кротюк, В. Дж. И Никиткин, М. Н., 1999. «Регулирование температуры с помощью маломощных миниатюрных тепловых трубок с контуром», транзакции SAE — Раздел 1, Аэрокосмический журнал , SAE № 1999-01-2008, стр. 520–524.

  • Бу, Дж. Х., Юн, К. и Петерсон, Г. П., 1995, «Экспериментальное исследование тепловых характеристик контура с капиллярной накачкой, имеющего плоский испаритель», Национальная конференция по теплообмену ASME / AIAA , Портленд, Орегон, США, Публикация AIAA № 95–3514.

  • Бу Дж.Х., 2000, «Влияние размера ячеек плоского испарителя и охлаждающей способности конденсатора на тепловые характеристики контура с капиллярной накачкой», KSME International Journal , Vol. 14, № 1. С. 121–129.

    Google ученый

  • Делил А.А., Батуркин В., Фридрихсон Ю., Хмелев Ю. и Жук, С., 2002, «Экспериментальные результаты явлений теплопередачи в миниатюрной петлевой тепловой трубе с плоским испарителем», Труды 12-й Международной конференции по тепловым трубам , Москва, Россия, стр.126–133.

  • Герасимов Ю. Ф. Майданик, Ю. Ф., Долгирев Ю. Ф. и Кисеев В.М., 1984, «Антигравитационные тепловые трубы — разработка, экспериментальные и аналитические исследования», Труды 5-й Международной конференции по тепловым трубам , Цукуба, Япония, стр. 82–88

  • Гончаров К.А., Никиткин М.Н., Головин О.А., Ферштатер Ю. Г., Майданик Ю. Ф. и Пиуков С.А., 1995, «Петлевые тепловые трубы в системах терморегулирования для космических аппаратов« ОБЗОР »», 25-я Международная конференция по экологическим системам , Калифорния, США, SAE No.951555.

  • Хоанг, Т.Т. и Ку, Дж., 2002, «Усовершенствованные петлевые тепловые трубки для управления тепловым режимом космических аппаратов», Труды 8-й совместной конференции по теплофизике и теплопередаче AIAA / ASME , Миссури, США, AIAA 2002 -3094.

  • Исикава, Х., Яо, А., Огуши, Т., Хага, С., Миясака, А. и Нода, Х., 2001, «Разработка развертываемого радиатора с контурной тепловой трубкой для использования на инженерно-испытательном спутнике. VIII (ETS-VIII) », Сделки SAE — Раздел 1, Аэрокосмический журнал , SAE No.2001–01–2341, с. 115–121.

  • Кисеев В.М., Майданик Ю.Ф. и Герасимов Ю. F., 1984, «Теплопередающее устройство», Патент США , № 4467861.

  • Кобаяси, Т., Огуши, Т., Хага, С., Одзаки, Э. и Фуджи, М., 2003, «Характеристики теплопередачи гибкой петлевой тепловой трубы с использованием R134a в качестве рабочей жидкости: предложение для метод прогнозирования максимальной скорости теплопередачи FLHP », Heat Transfer-Asian Research , Vol. 32, вып.4. С. 306–318.

    Артикул Google ученый

  • Козьмин Д., Гончаров К., Никиткин М., Майданик Ю. П., Ферштатер Ю. Дж. И Фиодор С., 1996, «Петлевые тепловые трубки для космической миссии Марс 96», 26-я Международная конференция по экологическим системам, , Калифорния, США, SAE № 961602.

  • Ли, WH, Ли, К.В., Парк, К.Х., Ли, К.Дж. и Но, С.Ю., 2004, «Исследование эксплуатационных характеристик петлевой тепловой трубы с использованием латунного металлического фитиля для воды», Труды весеннего ежегодного собрания KSME 2004 в Корее, , стр. .1528–1533.

  • Майданик, Ю. Ф., Вершинин С.В., Холодов В.Ф., Долгирев Ю. E., 1985, «Устройство для теплопередачи», Патент США , № 4,515,209.

  • Майданик, Ю. Ф., Ферштатер Ю. Г. и Солодовник Н. Н., 1994, «Петлевые тепловые трубы: конструкция, исследование, перспективы использования в аэрокосмической технике», SAE Aerospace Atlantic Conference , Огайо, США, статья № 941185.

  • Майданик Ю. F., 1999, «Современные технологии CPL и LHP», Труды 11-й Международной конференции по тепловым трубам , Токио, Япония, K-II, стр.19–30.

  • Пастухов В.Г., Майданик Ю. Ф. и Чернышова М.А., 1999, «Разработка и исследование миниатюрных петлевых тепловых труб», транзакции SAE — раздел 1, аэрокосмический журнал , SAE № 1999–01–1983, стр. 483–487.

  • Пастухов В.Г., Майданик Ю. Ф., Вершинин, С. В., Коруков, М. А., 2003, «Миниатюрные контурные тепловые трубки для охлаждения электроники», Прикладная теплотехника , том 23, выпуск 9, стр. 1125–1135.

    Артикул Google ученый

  • Шлитт Р., Dubois, M., Ounougha, L. и Supper, W., 2000, «COM2PLEX — объединенный европейский эксперимент LHP на SPACEHAB / QUEST», 30-я Международная конференция по экологическим системам , Тулуза, Франция, SAE No. 2000 -01-2457.

  • Свансон Т. Д. и Бирур Г. К., 2003, «Технологии управления температурой НАСА для космических аппаратов-роботов», Прикладная теплотехника , Vol. 23. Вып. 9. С. 1055–1065.

    Артикул Google ученый

  • Уотерман, Н.А. и Эшби М.Ф., 1997, The Materials Selector , Vol. 3, 2-е изд., Chapman & Hall, London, стр. 42–109.

    Google ученый

  • Полипропилен, полученный литьем под давлением (IMPP) | Индукционный нагрев трубопровода

    По мере освоения более глубоких морских месторождений параметры эксплуатации трубопровода становятся все более сложными. Более глубокие воды стали свидетелями использования современных материалов для покрытия труб. Многослойные полипропиленовые системы широко используются для обеспечения надлежащей теплоизоляции для поддержания характеристик потока в трубопроводах и выкидных линиях.

    После сварки трубопроводных труб на область сварного шва также наносится теплоизоляция с аналогичными характеристиками, как и при заводском покрытии трубопроводных труб. Теплоизоляция из литого под давлением полипропилена (IMPP) широко используется, сочетая низкий общий коэффициент теплопередачи (OHTC) с возможностью работать при высоких рабочих температурах (140 ° C).

    Оборудование и процессы IMPP компании PIH спроектированы и изготовлены с учетом параметров и требований проекта:

    1. Толщина (значения U) и ширина полосы (объем материала)
    2. Конфигурация линии огня или рабочей станции и занимаемая площадь
    3. Целевое время цикла установки

    В PIH работает группа инженеров и техников, занимающихся поставкой ряда решений IMPP для сварных соединений и нестандартных фитингов (отводов, катушек, труб).

    Компания PIH накопила обширный опыт в установке системы IMPP в составе морских барж-трубоукладчиков для конфигураций S-Lay и J-Lay, а также в местах расположения катушек на суше.

    Оборудование и процессы IMPP компании PIH также используются на производственных площадках для нанесения IMPP на катушки. Опыт реализации проекта также включает применение IMPP для отводов и фитингов
    .

    Основные характеристики IMPP

    • Системы полевых соединений IMPP совместимы с тонкопленочными и многослойными полипропиленовыми покрытиями для трубопроводов, наносимыми на заводе-изготовителе.
      • Стандартное тонкопленочное трехслойное полипропиленовое покрытие
      • Многослойные полипропиленовые системы
    • Несжимаемые полипропиленовые материалы, подходящие для более глубоких водных применений
    • Сравнимые теплоизоляционные характеристики с заводским изоляционным покрытием
    • Подходит для рабочих температур до 140 ° C
    • Подходит для полевых стыков, включая J-образные хомуты

    Применение IMPP
    Компания PIH разработала оборудование и процессы для эффективного применения системы IMPP.

    Система IMPP

    1. Подготовка поверхности и заводское покрытие
    2. Грунтовочный слой: слой порошка Fusion Bonded Epoxy (FBE) и сополимера
    3. Заводское покрытие с предварительным нагревом (фаска и зона перекрытия)
    4. IMPP различной толщины (значение U)
    5. Закалка

    IMPP Оборудование и процессы
    После нанесения FBE и слоя сополимера заводское покрытие готовится и нагревается с использованием запатентованной системы нагрева PIH.

    Полипропилен наносится методом впрыска в специальную форму, специально изготовленную по параметрам площади сварного шва: диаметру, ширине полосы и толщине материала.

    Формы имеют встроенное охлаждение для оптимизации отверждения и обеспечения адекватной «нагрузки на валки».

    Команда IMPP компании

    PIH на ранних этапах обсуждает проект с клиентом, чтобы понять результаты проекта и разработать оптимальное оборудование и процессы для проекта.
    PIH управляет испытаниями и тестированием PQT до реализации проекта.

    Технические характеристики оборудования IMPP
    Компания PIH предлагает стандартное и индивидуальное оборудование и процессы IMPP. Пожалуйста, проконсультируйтесь с командой PIH IMPP для получения технической информации.

    в 10 раз лучше, чем обычные аналоги — ScienceDaily

    Внутренняя структура большинства пластиков, напоминающая спагетти, затрудняет отвод тепла, но исследовательская группа из Мичиганского университета создала смесь пластиков, которая в 10 раз лучше, чем его обычные аналоги.

    Пластмассы недорогие, легкие и гибкие, но, поскольку они ограничивают поток тепла, их использование ограничено в таких технологиях, как компьютеры, смартфоны, автомобили или самолеты — в местах, где их свойства могут быть полезны, но где важно отвод тепла. Новая работа U-M может привести к созданию легких, универсальных материалов, заменяющих металл, которые, среди прочего, сделают возможным создание более мощной электроники или более эффективных транспортных средств.

    Новый материал, который на самом деле представляет собой смесь, является результатом одной из первых попыток создания теплового потока в аморфном полимере.Полимер — это большая молекула, состоящая из повторяющихся молекул меньшего размера. Пластмассы — это обычные синтетические полимеры.

    Предыдущие попытки повысить теплопередачу в полимерах основывались на использовании металлических или керамических наполнителей или вытягивании цепочек молекул в прямые линии. Эти подходы могут быть трудными для масштабирования и могут увеличить вес и стоимость материала, сделать его более непрозрачным и повлиять на то, как он проводит электричество и отражает свет. Исследователи говорят, что у материала U-M нет ни одного из этих недостатков, и его легко производить обычными методами.

    «Исследователи уделили много внимания разработке полимеров, которые хорошо проводят электричество для органических светодиодов и солнечных элементов, но разработка тепловых свойств с помощью молекулярного дизайна в значительной степени игнорировалась, даже несмотря на то, что существует множество текущих и будущих применений полимеров, для которых теплопередача очень важно », — сказал Кевин Пайп, доцент кафедры машиностроения и автор-корреспондент статьи о работе, опубликованной в текущем выпуске журнала Nature Materials .

    Pipe руководил проектом вместе с Джинсангом Кимом, другим автором-корреспондентом и доцентом материаловедения и инженерии.

    Тепловая энергия проходит через вещества в виде молекулярных колебаний. Чтобы тепло могло эффективно проходить через материал, ему нужны непрерывные пути прочно связанных атомов и молекул. В противном случае он попадет в ловушку, а это значит, что вещество останется горячим.

    «Полимерные цепи в большинстве пластиков похожи на спагетти», — сказал Пайп.«Они длинные и плохо связываются друг с другом. Когда тепло воздействует на один конец материала, это заставляет молекулы там вибрировать, но эти колебания, которые несут тепло, не могут перемещаться между цепями. хорошо, потому что цепи так слабо связаны вместе «.

    Исследовательские группы Пайп и Ким разработали способ прочно связать длинные полимерные цепи пластика, называемого полиакриловой кислотой (ПАК), с короткими цепями другого, называемого полиакрилоилпиперидином (ПАП). Новая смесь основана на водородных связях, которые в 10-100 раз сильнее сил, которые слабо удерживают вместе длинные пряди в большинстве других пластиков.

    «Мы улучшили эти соединения, чтобы тепловая энергия могла непрерывно проходить через материал», — сказал Ким. «Нам еще предстоит пройти долгий путь, но это очень важный шаг, который мы сделали, чтобы понять, как создавать пластмассы таким образом. В десять раз лучше, тем не менее, теплопроводность намного ниже, чем у металлов, но мы открыли дверь, чтобы продолжить. улучшение «.

    Чтобы получить эти результаты, исследователи смешали пластиковые нити PAP отдельно с тремя другими полимерами, которые, как они знали, будут образовывать водородные связи по-разному.Затем они проверили, как каждая из них проводит тепло.

    «Мы обнаружили, что некоторые образцы исключительно хорошо проводят тепло», — сказал Гун-Хо Ким, первый автор статьи и постдокторант в области машиностроения, материаловедения и инженерии. «Выполнив многочисленные измерения структур полимерных смесей и их физических свойств, мы узнали много важных принципов проектирования материалов, которые определяют теплопередачу в аморфных полимерах».

    Двумя другими первыми авторами являются Донгук Ли и Апурв Шанкер, аспиранты в области макромолекулярных наук и инженерии.Статья озаглавлена ​​«Высокая теплопроводность в смесях аморфных полимеров за счет инженерных взаимодействий между цепями».

    Все, что вам нужно знать

    Более низкая теплопроводность ХПВХ и других пластиковых трубопроводных материалов по сравнению со сталью и медью часто заставляет разработчиков задаться вопросом, является ли сам по себе этот материал достаточно изоляционным для труб в коммерческой сантехнике и системах водяного отопления. Теплопроводность Corzan CPVC составляет 1/300 теплопроводности стали, так что это разумный вопрос, особенно с учетом материалов изоляции труб и затрат на рабочую силу.Реальность такова, что это зависит от приложения.

    То, как голая труба теряет тепло, определяется (1) собственной теплопроводностью материала трубы (его значение K) и (2) термическим сопротивлением труб различной толщины (значением R). Все действующие стандарты энергоснабжения зданий требуют изоляции труб в системах горячего водоснабжения и отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, чтобы предотвратить эти потери. Однако коды нейтральны к материалам; требования к изоляции выражаются только в минимальной толщине.

    Причина? Хотя выбор материала трубы и ее толщины, безусловно, влияет на скорость теплопередачи (см. Диаграмму ниже), влияние на тепловые характеристики относительно невелико после изоляции трубы и не оправдывает снижение требований к толщине изоляции трубы за счет материала. к материалу.

    В то время как более низкая теплопроводность CPVC препятствует потере тепла, сам по себе материал не может обеспечить минимальные требуемые тепловые характеристики, необходимые для соответствия нормам .[См. «Факты о требованиях к изоляции для пластиковых трубопроводов», публикацию Североамериканской ассоциации производителей изоляционных материалов (NAIMA), чтобы узнать больше об этом предмете.] Некоторые нормы могут предоставить разработчикам гибкость в использовании пластиковых труб с более толстыми стенками при пониженном уровне изоляции . Но, как правило, должностные лица кодекса потребуют альтернативных конструкций, чтобы продемонстрировать паритет тепловых характеристик с базовым случаем, который соответствует нормам.

    В этих случаях инженеры могут выполнить свои собственные расчеты на основе приведенной ниже таблицы, чтобы определить, сколько изоляции использовать:

    Отдельное и важное соображение по поводу изоляции при работе с горячей водой связано с безопасностью рабочего.Единый механический кодекс, раздел: 1201.2 (2015) требует изоляции труб с температурой поверхности 140 F или выше для предотвращения ожогов кожи. Температура внешней поверхности металлических труб будет примерно равна температуре транспортируемой воды из-за высокой теплопроводности металла, в то время как температура ХПВХ будет значительно ниже.

    Для случаев системного трубопровода, который не приводится в действие водопроводными, механическими или энергетическими нормами (например, линии горячего и холодного водоснабжения в кондиционируемых зданиях), изоляция может не потребоваться или может быть уменьшена, потому что из ХПВХ останется конденсат.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.