Автореферат (1026004), страница 4

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

Текст из файла (страница 4)

Зависимость cx/cx0 от числа Рейнольдса и формы лунки. Номерамоделей см. на Рисунке 4(St/St0)/(cx/cx0)Модель11,2231,04560,8Rex10-61234567Рисунок 11. Зависимость (St/St0)/(cx/cx0) от числа Рейнольдса и формы лунки.Номера моделей см. на Рисунке 4В четвертой главе рассмотрен вопрос применимости различных типовинтенсификаторов теплообмена (облуненные поверхности, поверхности соштырьками и внутренним оребрением) в теплообменном оборудовании.Приведеныданныепотеплогидравлическимхарактеристикамрассматриваемых поверхностей.Представлены различные критерии теплогидравлической эффективности,полученные для 4-х различных целевых функций (уменьшение размеровтеплообменного аппарата, увеличение передаваемой теплоты, уменьшение13среднетемпературного логарифмического напора, уменьшение мощности напрокачку теплоносителя) и 15 возможных вариантов интенсификациитеплообмена.

Приведены выражения, позволяющие оценить преимуществаразличных интенсификаторов теплообмена. Показано влияние величин St/St0 иcx/cx0 на основные параметры теплообменного аппарата: количество z и длину lтруб, объем матрицы V, скорость теплоносителя в матрице (или, припостоянном диаметре труб, число Re), расход теплоносителя G, мощность напрокачку N (потери давления Δp) теплоносителя, количество передаваемойтеплоты Q, средний логарифмический температурный напор ΔT. На примересравнения оребренных и облуненных труб показана важность выборанеобходимого критерия эффективности для поиска оптимальной геометрии ТА.Как отмечено выше, лунки имеют значительно меньшие величины St/St0и cx/cx0 (St/St0=1,45 и cx/cx0=1,26) в сравнении, например, с внутренниморебрением труб (St/St0=2,5 и cx/cx0=8,6). В Таблице 2 и на Рисунке 12представлены относительные (отнесенные к параметрам исходного ТА)параметры ТА с интенсификаторами.

Несмотря на меньшие значения St/St0 иcx/cx0, облуненные поверхности показывают сопоставимое с оребрениемуменьшение объема матрицы ТА. При сравнении величины уменьшенияобъема ТА при сохранении расхода, мощности и передаваемой теплоты,представленные данные свидетельствуют о возможности примененияоблуненных поверхностей в различных областях техники, в том числе — припроектировании теплообменного оборудования энергоустановок.Таблица 2. Уменьшение объема ТАЛункиРебраЛунки/РебраSt/St0Tлz0,931,85l0,70,35V0,650,66Re1,070,54G11N11Q11zлzрlлlрVлVрRe лRe рGлGрNлNрQлQр Tл  л Tл  р0,51,980,991,99111111(St/St0)/(cx/cx0)32(St/St0)/(cx/cx0)1/311Опубликованные Экспериментальныеданные:данные:ребракор.

комп.штырькишахм. комп.лункисложн. лунки10 cx/cx0Рисунок 12. Уменьшение объема матрицы ТА с интенсификаторами присохранении расхода, мощности на прокачку и передаваемой теплоты14Основные выводы и результаты работы1. Обобщены результаты опубликованных численных и экспериментальныхисследований интенсификации теплообмена и увеличения сопротивления наоблуненных поверхностях. На основе проведенного обзора работ выявленыосновныепараметрыоблуненнойповерхности,влияющиенатеплогидравлические характеристики.2. Создан рабочий участок для одновременного определения коэффициентовтеплоотдачи и сопротивления на облуненной и гладкой поверхностях за одинпуск экспериментального стенда при заведомо одинаковых условияхнабегающего потока.

Оценены неопределенности измерения как абсолютных,так и относительных коэффициентов теплоотдачи (5,4 и 6,9% соответственно) исопротивления (4,4 и 5,2% соответственно) при данной постановкеэкспериментальных исследований.3. Получены экспериментальные данные о влиянии продольного и поперечногошагов в коридорной и шахматной компоновках сферических лунок, а также формылунок на интенсификацию теплообмена St/St0, увеличение сопротивления cx/cx0, итеплогидравлическую эффективность (St/St0)/(cx/cx0). Показана возможностьнарушения аналогии Рейнольдса в сторону теплообмена на облуненныхповерхностях.4.

Для рассмотренных моделей с коридорной компоновкой лунокинтенсификация теплообмена и увеличение сопротивления лежат в диапазонахSt/St0=1,055-1,36 и cx/cx0=1,07-2,36, что соответствует минимальной имаксимальной плотности нанесения интенсификаторов. Значения St/St0 и cx/cx0линейно возрастают, а (St/St0)/(cx/cx0) убывают с увеличением плотностирасположения лунок.5. Для рассмотренных моделей с шахматной компоновкой лунок увеличениесопротивления лежит в диапазоне cx/cx0=1,10-1,53. Интенсификациятеплообмена лежит в диапазоне значений St/St0=1,15-1,21. Зафиксированоналичие минимума сопротивления при определенном расположении лунок(cx/cx0=1,18 и St/St0=1,20 при ty=18 мм).

Полученные данные свидетельствуют овозможности нарушения аналогии Рейнольдса в сторону теплообмена.6. Для рассмотренных моделей с лунками сложной формы увеличениесопротивления лежит в диапазоне cx/cx0=1,03-1,69. Интенсификациятеплообмена лежит в диапазоне значений St/St0=1,17-1,33. Наибольшуютеплогидравлическуюэффективность(St/St0)/(cx/cx0)=1,12-1,28имеетсферическая лунка со скругленными кромками. Полученные данныесвидетельствуют о возможности дальнейшего (по сравнению с обычнымисферическими лунками) нарушения аналогии Рейнольдса в сторонутеплообмена.7. Рассмотрен вопрос эффективности применения различных типовинтенсификаторов теплообмена (лунки, штырьки, внутреннее оребрение) втеплообменном оборудовании.

Показано, что, несмотря на относительно малуювеличинуинтенсификациитеплообмена,облуненныеповерхностиобеспечивают уменьшение объема матрицы теплообменного аппарата,сопоставимое с уменьшением объема для внутреннего оребрения (до 1,5 раз).15Перспективы дальнейшего развития темыВ настоящее время проводится широкий комплекс экспериментов,направленных на выявление оптимальной геометрии интенсифицирующегорельефа и параметров набегающего потока, обеспечивающих максимальнуютеплогидравлическую эффективность поверхности (отношение (St/St0)/(cx/cx0)).Проводятся исследования по следующим направлениям: определение влияниегеометрии поверхностного рельефа, определение влияния взаимодействиякрупномасштабных вихревых структур с вихреобразующей поверхностью натеплогидравлическую эффективность этой поверхности.Основные положения диссертационной работы изложены в следующихработах:1.Experimental investigation of heat transfer and drag on surfaces with sphericaldimples /N.A.

Kiselev [et al.] // Exp. Therm. Fluid Sci. 2016. Vol. 79. P. 74-84.(1,3 п.л./0,9 п.л.).2.Kiselev N.A., Burtsev S.A., Strongin M.M. A procedure for determining theheat transfer coefficients of surfaces with regular relief // Meas. Tech. 2015. Vol. 58,№ 9. P. 1016-1022. (0,5 п.л./0,4 п.л.). Оригинальный русский текст: КиселёвН.А., Бурцев С.А., Стронгин М.М. Методика определения коэффициентовтеплоотдачи поверхностей с регулярным рельефом // Метрология.

2015. № 3.С. 34–45. (0,5 п.л./0,4 п.л.).3.Burtsev S.A., Kiselev N.A., Leontiev A.I. Peculiarities of studyingthermohydraulic characteristics of relief surfaces // High Temp. 2014. Vol. 52, № 6.P. 869–872. (0,25 п.л./0,15 п.л.). Оригинальный русский текст: Бурцев С.А.,Киселёв Н.А., Леонтьев А.И. Особенности исследования теплогидравлическиххарактеристик рельефных поверхностей // Теплофизика высоких температур.2014.

Т. 52, № 6. С. 895–898. (0,25 п.л./0,15 п.л.).4.Выбор рациональных интенсификаторов теплообмена в теплообменномоборудовании /Н.А. Киселёв [и др.] // Наука и образование: научное изданиеМГТУ им. Н.Э. Баумана. 2016. № 12. С. 35-56. DOI: 10.7463/1216.0852444.(0,75 п.л./0,6 п.л.).5.Экспериментальное исследование теплогидравлических характеристикповерхностей с коридорным расположением лунок /Н.А. Киселёв [и др.] //Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана.

2015. № 5.С. 348-369. DOI: 10.7463/0515.0776160 (0,75 п.л./0,6 п.л.).6.Киселёв Н.А. Отработка методики определения коэффициентовтеплоотдачи и восстановления температуры на основе тепловой картины наповерхности пластин, обтекаемых потоком сжимаемого газа // Тепловыепроцессы в технике. 2013. № 7. С. 303–312.

(0,68 п.л.).7.Экспериментальноеисследованиехарактеристикповерхностей,покрытых регулярным рельефом /Н.А. Киселёв [и др.] Наука и образование:научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2013. № 1. С. 263-290.DOI: 10.7463/0113.0532996 (0,8 п.л./0,4 п.л.).а также в 20-и сборниках тезисов и материалов конференций.16.

Характеристики

Список файлов диссертации