Отзыв_Попов_И.А.-без_подписей (Разработка методов повышения теплогидравлических характеристик поверхностей с регулярным рельефом)

Отзыв на автореферат диссертационной работы Киселева Николам Александровича «Разработка методов повышения теплогидравлических характеристик поверхностей с регулярным рельефом», представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук специальности 01.04.14 - Теплофизика и теоретическая теплотехника. 1.Актуальность диссертационной работы Компактность тешюобменного оборудования обусловлена таким фактором как тепловая эффективность устройства. Повышая тепловую эффективность, мы можем снизить металлоемкость и, как следствие. стоимость теплообменного оборудования, при сохранении тепловой мощности последнего или практически сохраняя несо-габаритные характеристики теплообменного оборудования увеличить его тепловую мощность.

В различных технических приложениях широко используются обе цели повышения тепловой эффективности. Повышение эффективности достигается использованием различных методов интенсификации теплоотдачи. Как известно основное термическое сопротивление переносу в турбулентном потоке оказывает вязкий (ламинарный) подслой, прилегающий к стенкам теплообменного канала. Лля интенсификации теплоотдачи необходимо разрушение или турбулизирующее воздействие на этот подслой.

Интенсификация теплоотдачи неразрывно связана с повьппением потерь давления. Повышение теплоотдачи мы «покупаем» за счет повышения гидравлического сопротивления теплообмснных каналов, поэтому необходимо оценивать теплогидравлическую эффективность. Значительное повышение гидравлического сопротивления приводит к росту мощности на прокачку теплоносителя и увеличения габаритов насосных или компрессорных агрегатов. В качестве обьекта исследований и практического применения выбирают интенсификаторы теплообмена в виде систем лунок различной формы. Выбор данного интенсификатора исторически связан с идеей повышения коэффициента теплоотдачи при сохранении и даже (!) снижении гидравлического сопротивления в каналах теплознергетического оборудования.

Снижения сопротивления при использовании лунок удалось достичь и стабильно наблюдать только в определенных условиях — при обтекании тел и в криволинейных каналах — за счет уменьшения зон отрыва и, тем самым, уменьшения аэродинамического следа тела обтекания. Это парадокс Эйфеля-Прандтля, известный как кризис сопротивления. Гипотеза о том, что он может существовать и в плоскопараллельном канале и трубах при использовании поверхностных генераторов вихрей Тейлора-!'ертлера — сферических лунок, по результатам многочисленных исследований была развенчана. Оказалось, что в каналах использование данного интенсификатора приводит практически всегда к росту общих потерь давления.

Интерес к использованию трехмерных вихрсгенераторов с новой силой возник в конце 1980-х — начале 1990-х. Здесь сразу сформировалось несколько научных школ — группа М.И. Рабиновича, научное направление под руководством Г.И.

Кикнадзе, научная группа МГТУ им. Н.Э. Баумана с участием А.И. Леонтьева„В.Н. Афанасьева, Я.П. Чудновского, научная группа В.И. Терехова в Институте теплофизики СО РАН и научная группа НПО ЦКТИ с участием М.Я. Беленького, М.А. Готовского и Б.С. Фокина. В последствии интерес к тематике возрос, возросло и количество работающих по проблематике научных групп и ученых — А.Б. Езерский, ЭД. Сергиевский, Г.П. Нагога, А П.

Козлов, С.А. Исаев, А.В. Щукин, Е.В. Дилевская, А.В.'1уркин, В.П, Мусиенко, А.В. Сударев, Ю.Ф. Гортышов, П.П. Почуев„И.Л. Шрадер, К.Л. Мунябин, Ю.М. Ануров, И.А. Попов, Ю.И. 1Панин„ С.З. Сапожников и многие другие, а также иностранные ученые А.А. Халатов, Ф.М. Лиграни, Р. Банкер, С.В. Мун, В.А. Воскобойник и другие. В многочисленных работах проведены исследования локальных и осредненных коэффициентов теплоотдачи и гидравлического сопротивления в каналах со сферическими выемками. Выявлены уровни интенсификации теплоотдачи и влияния на них режимных параметров, относительной глубины выемок, плотности расположения, скругленности кромок лунок, стесненности канала и др. Показано, что использование рельефов сферических выемок позволяет повысить теплоотдачу при турбулентном режиме течения от 1,1 до 2,5 раз по сравнению с гладкостенными каналами при прочих равных условиях и сопоставимом приросте гидравлического сопротивления.

Именно этот факт развил интерес к данному интснсификатору теплообмена у многих исследователей. Но сегодня остается ряд вопросов и один из них — это наличие достоверных, апробированных методик и уравнений подобия, для прогнозирования гидравлического сопротивления и теплоотдачи в каналах с лунками при широком варьировании различных конструктивных параметров. 2. Научная новизна 1. Предложен новый экспериментально-расчетный метод определения локальных коэффициентов теплоотдачи на поверхностях с регулярным рельефом. 2.

Показана возможность нарушения аналогии Рейнольдса в сторону теплообмена за счет выбора геометрических параметров рельефа поверхностных вихрегенераторов. 3. Даны рекомендации по повышению эффективности теплообменного оборудования за счет использования поверхностных интенсификаторов различной формы. Диссертация является законченной самостоятельной научно-квалификационной работой. 3. Достоверность полученных результатов. Все основные положения и выводы, сформулированные в диссертации, обеспечивакзтся корректностью постановок задач„ использованием апробированных вычислительных алгоритмов и расчетных схем. Выводы диссертационной работы научно обоснованы.

4. Практическая ценность Полученные в работе экспериментальные данные по повышению интенсивности теплоотдачи могут быль использованы при создании компактного и эффективного теплообменнного оборудования, включая котлоагрегаты. теплообменные аппараты, системы охлаждения энергетического и технологического оборудования, а также двигательных установок транспортных систем. Поставленная в работе проблема отвечает приоритетному направлению развития науки, технологий и техники РФ: «Энергоэффективность, энергосбережение и ядерная энергетика». 5.

Апробация работы По результатам исследований опубликовано 27печатных работ, вклкзчая 7 научных статей в изданиях, входящих в перечень ведущих рецензируемых научных журналов, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертации на соискание ученой степени кандидата наук, 20 публикаций тезисов и материалов докладов на Международных и Всероссийских конференциях. б. Соответствие тематики и содержания диссертации выбранной специальности Результаты исследований полностью соответствуют паспорту научной специальности 01.04.14 - «Теплофизика и теоретическая теплотехника», а именно п.б «Экспериментальные исследования, физическое и численное моделирование процессов переноса массы. импульса и энергии в многофазных системах и при фазовых превращениях» и п.9 «Разработка научных основ и создание методов интенсификации процессов тепло - и массообмена и тепловой защиты», 7. Замечания по диссертации 1.

Из описания разработанного метода определения распределения локального коэффициента теплоотдачи на стр.7 автореферата не понятно, как учитывается увеличение поверхности теплообмсна за счет нанесения выемок при использовании плоского изображения температурного поля, снятого тепловизором. 2. К сожалению, в автореферате не содержится условных обозначений точек на рис.1, что не позволяет идентифицировать работы, из которых заимствованы первичные данные. На рис.7,9,10,11 точки можно было сделать крупнее. 3. В экспериментах не было варьирования геометрических параметров элементов рельефа.

Из каких соображения выбраны именно эти глубины, диаметры выемок, шаг расположения„ длины овальных выемок и т.д.? Изменится ли теплогидравлическая эффективность от изменения данных параметров? 4. Не акцентировано внимание на практическую сторону применения результатов, т.е. в автореферате нет конкретных рекомендаций по использованию той или иной формы интенсификаторов. Это оставляет открытым вопрос о рациональной форме интенсификаторов и дает основу для критических замечаний «скептиков» о том, что данная тематика находится в стадии исследований частностей.

5. Не показана «идея» выбора формы выемок. Это опять дает повод для вышеуказанного замечания о «слепом» движении вперед (выбора формы интенсификаторов и даже темы диссертации) и «частностях». Л идея есть! Выбор формы выемки может быть связан с повышением коэффициентов теплоотдачи в них (по литературным источникам известно, что коэффициенты теплоотдачи в выемках значительно ниже, чем на исходно гладкой поверхности из-за низких скоростей в них вихревых структур) и наверное с желанием повысить скорость рециркуляции (течения) теплоносителя в ней; изменить направления движения вихревых структур и уменьшить площади вторичных застойных зон; «упорядочить» течения в выемке, что приведет к уменьшению потерь кинетической энергии на вихреобразование в ней и, как следствие, уменыпению гидравлических потерь.

и т.д. 6. Выводы содержат сведения об уровнях повышения коэффициентов теплоотдачи, гидросопротивления, изменения аналогии Рейнольдса, но не указаны диапазоны чисел Рейнольдса, для которых это справедливо. Также не обоснованы «физические механизмы» получения результатов. Сделанные замечания ни в коей мере не снижают ценности полученных в работе результатов, которая вносит большой вклад в разработки в области создания эффективных и компактных систем охлаждения и теплообменных аппаратов и их проектирования.

8. Соответствие диссертации критериям, установленным Положением о присуждении ученых степеней Материалы автореферата диссертационной работы соответствуют всем требованиям п.9 Положсиия Правительства Российской Федерации о присуждении ученых степеней, утвержденного Постановлением от 24 сентября 2013 года №842 с изменениями, утвержденными постановлений Правительства Российской Федерации от 30 июля 2014 года Х 723; от 21 апреля 2016 года №335; от 02 августа 2016 года л«748). Представленный в автореферате материал показываег, что диссертация представляет собой законченную научно-квалификационную работу„в которой на основании выполненных автором исследований разработаны теоретические положения, совокупность которых можно квалифицировать как научное достижение.

Основные идеи работы достаточно ясно и полно отражены в автореферате и публикациях автора. .