Prstencová ploutev - Annular fin

v tepelné inženýrství, an prstencová ploutev je specifický typ ploutev použito v přenos tepla která se radiálně mění v průřezové ploše. Přidání prstencový ploutev k objektu zvyšuje velikost povrchu v kontaktu s okolím tekutina, což zvyšuje konvektivní přenos tepla mezi předmětem a okolní tekutinou. Protože povrchová plocha se zvětšuje se zvětšováním délky od objektu, prstencová ploutev přenáší více tepla než podobná čepová ploutev v jakékoli dané délce. Prstencová žebra se často používají ke zvýšení výměny tepla v kapalném plynu výměník tepla systémy.

Řídící rovnice

Annular Fin.jpg

K odvození řídící rovnice prstencové ploutve je třeba učinit určité předpoklady. Ploutev musí být konstantní tepelná vodivost a další vlastnosti materiálu, nesmí docházet k vnitřní tvorbě tepla, musí existovat pouze jednorozměrný vedení a ploutev musí být na ustálený stav.

Uplatnění úspora energie princip na a diferenciální prvek mezi poloměry r a r + Δr výnosy

kde první dva členy jsou teplo přenášené vedením, zatímco třetí je teplo ztracené v důsledku konvekce s okolní tekutinou. T představuje teplota na r a TE představuje teplotu okolní tekutiny. Dále se přihlašuji Fourierův zákon

a vydělením 4πΔr, nechat Δr → 0, výnosy

Přiřazení nových proměnných z

a θ, kde Tb je teplota ve spodní části žebra,

má za následek řídící rovnici pro přenos tepla prstencové žebra:

Tepelné ztráty a účinnost

Maximální možné tepelné ztráty z prstencové žebra nastávají, když žebro je izotermický. Tím je zajištěno, že teplotní rozdíl mezi žebrem a okolní tekutinou je maximalizován v každém bodě podél žebra, což zvyšuje přenos tepla konvekcí a nakonec tepelné ztráty Q:

Účinnost ηF prstencové ploutve je poměr její tepelné ztráty k tepelné ztrátě podobné izotermické ploutve:

Reference

  • Mills, A.F. (1998). Přenos tepla (2. vyd.). New Jersey: Prentice Hall. str.86 –108. ISBN  0-13-947624-5.