Интенсификация теп­лопередачи представляет собой одну из важнейших тех­нических задач, так как увеличение коэффициента теп­лопередачи позволяет при заданной тепловой производи­тельности и температурах теплоносителей уменьшить поверхность тепло­обмена, а значит, снизить массу, размеры и стоимость теплообменного аппарата; увеличение значения kв су­ществующих аппаратах позволяет увеличить их тепло­вую производительность Q.

Коэффициент теплопередачи определяется суммой термических сопротивлений, следовательно, теоретически уменьшение любого из них должно привести к росту ве­личины k.

 Уменьшение термического сопротивления теп­лопроводности б/λ возможно за счет уменьшения тол­щины стенки  б и увеличения теплопроводности λ.

 Мини­мальная толщина стенки определяется часто из условия прочности аппарата, а высокая теплопроводность обес­печивается применением металлов, в частности цветных. Резко повышают термическое сопротивление теплопро­водности различные отложения на стенке, появляющиеся в процессе работы аппарата. Основным средством интенсификации теплопередачи является воздействие на термические сопротивления теп­лоотдачи 1/сн и 1 /ог.2. Основным правилом при этом является следующее: нужно увеличивать меньший коэф­фициент теплоотдачи. Сказанное иллюстрируется табл. 14-1.

Таблица 14-1 Зависимость коэффициента теплопередачи

k= ■щ _|_i/_a ' Вт/(м²• К) от коэффициентов теплоотдачи при 8/Л==5

Методы увеличения коэффициентов теплоотдачи раз-разрабатываются на основе изучения физических зако­номерностей, характерных для данного вида теплоотда­чи. К более интенсивной теплоотда­че приводит замена газа капельной жидкостью, увеличение скорости те­чения, уменьшение длины и диаме­тра труб, создание искусственных неровностей на поверхности для турбулизации потока и разрушения вязкого подслоя, использование ки­пения жидкости и т. д.

Уменьшить термическое сопро­тивление теплоотдачи можно не только за счет увеличения а. При рассмотрении понятия критического диаметра цилиндрической стенки было установлено, что при неизмен­ном значении аг термическое сопротивление теплоотдачи падает с увеличением внешней теплоотдающей поверх­ности. Этот принцип положен в основу интенсификации теплопередачи за счет оребрения поверхности с низкой теплоотдачей.

Рассмотрим теплопередачу через стенку, оребренную с одной стороны (рис. 14-4). Тепловой поток через стен-ку может быть определен тремя соотношениями: Q = ^a₁(fm₁—t_cl)F₁; Q = -y-(*_CI -Uf_i;

Q = ^a_P(tc,— ^_ж2)^р-Из этих выражений получаем формулу для теплового по­тока:

Q=    ; *^ж'7^ ;-. (14-10)

Если увеличивать поверхность F_p за счет увеличения размеров ребер и их количества, тепловой поток Q со­гласно (14-10) будет возрастать при сохранении прочих значений величин неизменными. В реальных условиях температура ребра отличается от температуры стенки с оребренной стороны t_c2, отклоняясь в сторону /_ж2, что снижает эффективность оребрения. Температура ребра будет тем ближе к температуре стенки, чем больше теп­лопроводность материала ребра и чем меньше термиче­ское сопротивление контакта стенки с ребром в месте его крепления.