Автореферат (1026004)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

На правах рукописиКИСЕЛЁВ Николай АлександровичРАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯТЕПЛОГИДРАВЛИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИКПОВЕРХНОСТЕЙ С РЕГУЛЯРНЫМ РЕЛЬЕФОМСпециальность 01.04.14 Теплофизика и теоретическая теплотехникаАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква, 2017Работа выполнена в федеральном государственном бюджетномобразовательном учреждении высшего образования «Московский государственныйтехнический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательскийуниверситет)» (МГТУ им. Н.Э. Баумана)Научный руководитель:Леонтьев Александр Ивановичакадемик РАН, профессор,доктор технических наукНаучный консультант:Бурцев Сергей Алексеевичкандидат технических наукОфициальные оппоненты:Дедов Алексей Викторовиччлен-корреспондентРАН,доктортехнических наук, заведующий кафедройОбщей физики и ядерного синтеза НИУ«МЭИ»Митяков Андрей Владимировичдоктор технических наук, профессоркафедрытеоретическиеосновытеплотехникиСанкт-ПетербургскогоПолитехнического университета ПетраВеликогоВедущая организация:ОАО«Энергетическийинститутимени Г.М.

Кржижановского» (ОАО«ЭНИН»)Защита состоится «14» июня 2017 г. в 14 часов 00 минут на заседаниидиссертационного совета Д 212.141.08 при МГТУ им. Н.Э. Баумана по адресу:105005,г.Москва,Лефортовскаянабережная,д.1,ф-т«Энергомашиностроение» ауд. 202э.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ им. Н.Э.Баумана и на сайте http://www.bmstu.ru.Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатьюучреждения, просьба направлять по адресу: 105005, г. Москва, ул. 2-яБауманская, д. 5, стр. 1, МГТУ им.

Н.Э. Баумана, ученому секретарюдиссертационного совета Д 212.141.08.Автореферат разослан «____» __________ 2017 г.Ученый секретарьдиссертационного совета Д 212.141.08кандидат технических наук, доцент___________ Егоров К.СОбщая характеристика работыАктуальность темы. Поиск путей интенсификации тепломассообменапривлекал, привлекает и будет привлекать пристальное внимание инженеров,научных сотрудников и всех, кто тем или иным образом связан степлоэнергетикой. От эффективности передачи энергии в теплообменномоборудовании во многом зависят значения технико-экономических показателейвсей энергоустановки в целом. Следовательно, в настоящее времяиспользование эффективных способов интенсификации теплообмена являетсяодним из главных и наиболее доступных путей совершенствования иповышения эффективности и экономичности энергетического оборудования,что подтверждается всё возрастающим количеством публикаций, посвященныхданному вопросу.Одним из наиболее распространенных способов интенсификацииконвективного теплообмена является нанесение регулярного рельефа натеплопередающие поверхности.

Для сравнения рельефов разного типа междусобой, либо с модельной гладкой поверхностью, используют различныепараметры теплогидравлической эффективности — соотношения междукоэффициентами теплоотдачи и сопротивления единицы площади исследуемой(критерием Стентона St и коэффициентом сопротивления cx) и гладкой (St0 и cx0соответственно) поверхностей. Коэффициент сопротивления cx определяетпотери полного давления в канале, а критерий Стентона St определяетколичество теплоты, которое передается потоку в канале. В качестветеплогидравлической эффективности большинство авторов используют одинили оба из следующих критериев: отношение интенсификации теплообмена St/St0 к увеличениюсопротивления cx/cx0.

В данном случае используется выражение (St/St0)/(cx/cx0),или фактор аналогии Рейнольдса (FAR). Этот критерий характеризуетуменьшение площади поперечного сечения теплообменного аппарата; отношение прироста теплообмена к приросту мощности на прокачкутеплоносителя при течении в канале, т.е. (St/St0)/(cx/cx0)1/3. Этот критерийхарактеризует уменьшение объема матрицы теплообменного аппарата.В дальнейшем, в качестве теплогидравлической эффективности будетрассматриваться отношение (St/St0)/(cx/cx0).Существуют разные типы интенсифицирующих поверхностей. Однакоиспользование большинства известных интенсификаторов (ребер, штырьков,закрученных лент и пр.) обычно приводит к существенному ростусопротивления. Тем интереснее результаты, полученные на теплообменныхповерхностях с вихревыми интенсификаторами (лунками), так как в данномслучае росту теплообмена соответствует практически равноценный ростсопротивления.

Благодаря такому поведению, к поверхностям с вихревымиинтенсификаторами проявляется повышенный интерес. Очевидно, чтомеханизмы, вызывающие изменение теплогидравлической эффективностиповерхности, существенно зависят как от рельефа поверхности, так и отпараметров набегающего потока, поэтому для корректного сравненияисследуемых поверхностей их необходимо рассматривать в одинаковых1условиях. Таким образом, перед исследователем стоят следующие основныезадачи: предельно точное определение коэффициентов теплоотдачи исопротивления исследуемого рельефа в широком диапазоне параметров потокаипоискрельефа,обеспечивающегомаксимальноезначениетеплогидравлической эффективности.Влитературесуществуетмножестворабот,посвященныхэкспериментальному и численному исследованию вихреобразующихповерхностей. Однако до сих пор остается открытым вопрос об оптимальной (сточки зрения теплогидравлической эффективности) форме, компоновке ивзаимному влиянию лунок в каналах.

Несмотря на большое количество данныхпо вихревой интенсификации, остаются вопросы к способам определенияискомых величин в опубликованных экспериментальных работах (в том числетеплогидравлических характеристик наиболее эффективных облуненныхповерхностей). Стоит отметить, что в современных исследованиях (в связи сразвитием экспериментального оборудования, уточнением методов проведенияэксперимента и численных расчетов) вихреобразующие поверхностипоказывают менее «выдающиеся» результаты.

Несмотря на это, лунки до сихпор остаются перспективными интенсификаторами теплообмена.Все эти факторы свидетельствуют о необходимости создания новыхметодов определения теплогидравлических характеристик, проведениядетальных исследований вихреобразующих поверхностей с применениемсовременного высокоточного оборудования.Актуальность представленной диссертационной работы заключаетсяв том, что в опубликованных работах практически отсутствуют данные поодновременному определению относительных (отнесенных к гладкой стенке)коэффициентов теплоотдачи и сопротивления. В данной работе представленметододновременногоизмерениякоэффициентовтеплоотдачиисопротивления облуненной и гладкой поверхностей и определенияотносительных коэффициентов теплоотдачи и сопротивления на облуненныхповерхностях, получены новые экспериментальные данные и зависимостивеличин относительных коэффициентов теплоотдачи и сопротивления отпараметров облуненной поверхности (формы и расположения лунок).Эксперименты проведены на мировом уровне с применением современногооборудования и методов обработки экспериментальных данных.Цель работы: Разработка методов повышения теплогидравлическиххарактеристик вихреобразующих поверхностей, а именно: исследованиевозможности нарушения аналогии Рейнольдса в сторону теплообмена нарельефных поверхностях.

Для этого необходимо решить следующие задачи:1. Выбор, разработка и уточнение методов экспериментальногоопределения относительных коэффициентов теплоотдачи и сопротивления вшироком диапазоне параметров набегающего потока, позволяющих определятьза один пуск экспериментального стенда эти величины с меньшейнеопределенностью по сравнению с исследованиями, когда для определенияхарактеристик каждой из поверхностей проводят два отдельных пуска;22. Существенная модернизация экспериментального стенда дляпроведения исследований по выбранным методам;3. Проведение экспериментальных исследований с целью полученияданных о зависимостях интенсификации теплообмена, увеличениясопротивления и, соответственно, теплогидравлической эффективности отчисла Рейнольдса, а также параметров вихреобразующего рельефа(компоновки, плотности нанесения и формы лунок).Научная новизна работы заключается в следующем:1.

Предложен метод определения локальных значений коэффициентовтеплоотдачи, учитывающий форму рельефной поверхности, а такжепродольные и поперечные перетечки теплоты на ней. В основе метода лежитсовместное использование экспериментально определенного темпа охлажденияповерхности и численного решения нестационарной задачи теплопроводностипластины с поверхностным рельефом в трехмерной постановке;2. Создан метод экспериментального определения фактора аналогииРейнольдса, а именно: одновременного измерения значений осредненных поповерхности коэффициентов теплоотдачи и сопротивления как для рельефной,так и для стоящей параллельно ей гладкой поверхности с последующимопределением относительных коэффициентов теплоотдачи и сопротивлениярельефной поверхности;3. Показана возможность нарушения аналогии Рейнольдса в сторонутеплообмена за счет выбора рельефной поверхности.

Неглубокие (отношениеглубины лунки h к диаметру пятна Dp h/Dp=0,130) лунки обеспечиваютзначения St/St0 в диапазоне 1,06-1,45, значения cx/cx0 — в диапазоне 1,03-2,36, азначения (St/St0)/(cx/cx0) — в диапазоне 0,48-1,28;4. Представлены данные и рекомендации, показывающие эффективностьприменения рельефных поверхностей в теплообменном оборудовании.Достоверностьиобоснованностьполученныхрезультатовобеспечивается использованием современных средств измерения и методовопределенияпараметров,оценкойнеопределенностейизмерений,повторяемостью и согласованием полученных экспериментальных данных собщеизвестными (как теоретическими, так и экспериментальными) даннымидругих авторов.Теоретическая и практическая ценность данной работы заключается втом, что реализована идея одновременного исследования рельефной и гладкойповерхностей и, следовательно, определения фактора аналогии Рейнольдса заодин эксперимент при заведомо одинаковых начальных условиях набегающегопотока.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации