Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
Научные направления
Поделиться:
Статья опубликована в №95 (июль) 2021
Разделы: Физика
Размещена 30.07.2021.
Просмотров - 236

АНАЛИЗ ОБЛАСТЕЙ ПРЕОБЛАДАНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ТЕПЛООБМЕНА НАД ОТНОСИТЕЛЬНЫМ ГИДРАВЛИЧЕСКИМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ: ВЛИЯНИЕ РЕЖИМА ТЕЧЕНИЯ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ И ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК КАНАЛА С ТУРБУЛИЗАТОРАМИ

Лобанов Игорь Евгеньевич

доктор технических наук

Московский авиационный институт

ведущий научный сотрудник

Аннотация:
Проведено аналитическое исследование зависимости областей превалирования интенсифицированного теплообмена над интенсифицированным гидравлическим сопротивлением от геометрии труб с турбулизаторами и режимов течения теплоносителя. Основной вывод состоит в том, что при больших числах Рейнольдса превалирование теплообмена над гидросопротивлением имеет место практически во всей рассматриваемой области относительных шагов между турбулизаторами примерно для одинаковых относительных высот, а снижение числа Рейнольдса сужает вышеуказанную область в сторону бόльших относительных шагов и бόльших относительных высот.


Abstract:
An analytical study of the dependence of the areas of the prevalence of intensified heat exchange over intensified hydraulic resistance on the geometry of pipes with turbulators and the flow modes of the coolant is carried out. The main conclusion is that for large Reynolds numbers, the predominance of heat transfer over hydraulic resistance takes place in almost the entire considered area of relative steps between turbulators for approximately the same relative heights, and a decrease in the Reynolds number narrows the above area towards large relative steps and large relative heights.


Ключевые слова:
теплообмен; гидросопротивление; интенсификация; превалирование; режимы; турбулизатор; канал; теплоноситель; области; аналитическое; критерий Рейнольдса

Keywords:
heat transfer; hydroresistance; intensification; prevalence; modes; turbulator; channel; coolant; areas; analytical; reynolds criterion


УДК 536.27 : 621.1.016

1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ. ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

В разнообразных отраслях индустрии находят широкое применение разные теплообменные аппараты, где при реализации интенсифицированного теплоосъёма могут быть достигнуты снижения их массовых и габаритных характеристик для заданного теплового потока, гидропотерях, расходах и температуре теплоносителей; для ряда вариантов задача сводится к получению заданных температурных уровней теплообменных поверхностей с фиксированными режимными и конструктивными характеристиками.

Методики интенсифицирования теплоотдачи детерминируются характерами и режимами течений, а ещё от состояния рабочих агентов (от количества ϕаз, от критериев Прандтля и Рейнольдса, а также от различных дополнительных характеристик).

В наибольшей степени низкие параметры теплоотдачи реализуются при течениях газов (критерий Прандтля составляет порядка единицы), поэтому интенсифицирование теплоотдачи в этих теплообменниках представляется в особенности существенной проблемой.

Апробированные методы повышения теплоотдачи с теплообменных поверхностей повышением скоростей течений теплоносителя неэффективны для немалого количества условий теплообмена. Оребрённые поверхности тоже не для всяких условий могут обеспечить нужные параметры интенсифицирования.

Соотношения междy теплосотдачей и мощностями, потребными на преодолевание сопротивлений при росте скоростей снижается и повышение теплоотдачи благодаря повышению скоростей с этой точки зрения нерационально энергетически. С иного положения, конструкция теплообменника, рассчитанного на режимы с малыми скоростями течений, обусловливает увеличение его массогабаритныx характеристик. Вышеупомянутые обстоятельства определяют оптимальные уровни режимов работы теплообменных аппаратов. Кроме вышесказанного, при увеличении скорости потоков происходит рост гидропотерь в подводящих конструктивных элементах и к понижению эффективностей оребрений.

Вышеуказанные ограничительные условия в использовании апробированных способов увеличения теплоотдачи детерминируют генерирования иных способов интенсифицирования теплоотдачи.

Проблема интенсифицирования конвективной теплоотдачи — это комплексный вопрос, охватывающий проблему генерации оптимальных соотношений между теплоотдачей и потерей на трение, проблемы экономических обоснований оптимального выбора параметров теплообменника, проблемы соответствий для технологических, а также для производственных ограничений.

В настоящей статье вопрос интенсифицирования теплоотдачи ставится как теплофизическое исследование тепловых и гидравлических и состояний, которые будут обеспечивать лучшие параметры соотношений между интенсивностями теплоотдачи и гидравлическими потерями с условием высокого уровня теплосъёмов в трубах теплообменных аппаратов при однофазном теплоносителе посредством синтеза спецконструкций каналов и режимов течений теплоносителей.

Цель исследования заключается в изучении гидродинамических и тепловых процессов при турбулентных течениях в каналах со спецорганизацией движений рабочих сред.

2. АНАЛИЗ ПРЕВАЛИРОВАНИЙ ИНТЕНСИФИЦИРОВАННОЙ ТЕПЛООТДАЧИ НАД ИНТЕНСИФИЦИРОВАННЫМИ ГИДРАВЛИЧЕСКИМИ ПОТЕРЯМИ НА СОПРОТИВЛЕНИЕ

Очевидно, что турбулентные режимы течений теплоносителей обеспечивают лучшие соотношения между теплоотдачей и гидропотерями, чем ламинарные режимы — это характерно и для внешних, и для внутренних задач. Вышесказанное обусловливает то обстоятельство, что для того, чтобы достигнуть рационального интенсифицирования теплоотдачи, необходимо турбулизирование непосредственно пограничного слоя. В исследованиях [1—3] из полных гидродинамических сопротивлений выделяются положительные составляющие, обеспечивающие интенсифицирование теплоотдачи — сопротивления трению; гидравлические сопротивления давлению постулируются как отрицательные составляющие для обеспечения интенсифицирования теплоотдачи.

Сокращение диаметров канала обусловливает ощутимое увеличение теплосъёмов при одинаковых гидсопротивлениях при обеспечении повышенных компактностей теплообменников. Увеличения давлений для газообразного теплоносителя тоже интенсифицирует теплоотдачу [1, 2].

Для обеспечения турбулизирования пограничных слоёв — увеличения коэффициентов турбулентных вязкостей — реализуются  приспособления, которые обеспечивают срывы и расширения потоков (рис. 1).

 

 

Рис. 1. Труба с поверхностными турбулизаторами (продольный разрез).

 

Эффективными методами интенсифицирования теплоотдачи являются прерывистые поверхности, использующие эффекты обновлений пограничных слоёв. В этих случаях проблема приводится к решению вопроса влияния видов поверхностей и взаимодействиях потоков [4—6]. Используются в том числе приспособления, которые создают в потоках интенсивные колебания и пульсации: профилируемые каналы, искусственные шероховатости, генераторы пульсаций и т.п.

В применении к течениям однофазного теплоносителя, в общих случаях, применяются нижеследующие способы интенсифицирования теплоосъёма: турбулизаторы потоков на поверхностях; шероховатая поверхность; развитая поверхность как результат оребрений; закрутки потоков за счёт спиральных рёбер, шнековых устройств, завихрителем, установленным при входе в каналы; подведение к потокам жидкостей газообразных пyзыpей; примешивание к потокам газов капель жидкостей или твёpдыx частиц; вращения теплообменных поверхностей; вибрации поверхностей; пульсации теплоносителей; воздействия на потоки электростатического поля; отсосы потоков из пограничных слоёв; применение вихревой и тепловой трубы; использование комбинированного метода интенсифицирования теплоотдачи (совмещение оребрения поверхностей и турбулизатора; совмещение спирального ребра, одновременно закручивающего течение; использование закручивающего устройства для течений суспензии; комбинация турбулизатора и закрутки потоков).

С позиций интенсифицирования теплоотдачи для детерминирования перспективы в этом направлении интересна задача максимального теплообмена в трубах за счёт турбулизирования потока.

Основным направлением в изучении вопроса интенсифицирования теплоотдачи следует признать выявление кoличественной информации о девиации структур потоков с искусственной турбулизацией в результате изменения критериев Прандтля и Рейнольдса, сечений турбулизаторов, высот и шагов диафрагмы, температурных факторов, в т.ч., сверхкритического параметра теплоносителей.

Исходя из этого, в определённой степени затруднены возможности теоретических обобщений экспериментальных материалов по интенсифицированию теплоотдачи. Довольно подробный анализ опытных данных по влиянию вышеуказанных факторов на интенсифицирование теплоотдачи приводится в исследованиях [4—6].

Способ интенсифицирования теплоотдачи определяется на основе как специфических условий, так и неспецифических, которые характерны определённому классy теплообменников.

Во-1-х, выбор способа интенсифицирования теплоотдачи определяется целью и задачей для интенсификации теплоотдачи для данного конкретного класса теплообменного устройства. Цель интенсифицированного теплосъёма, главным образом, сводится к снижению массо- и габаритных характеристик теплообменного устройства и понижению температурных напоров. Т.о., следует уменьшать габаритные размеры теплообменных устройств (или снижать температурные напоры) в сравнении с их величинами, достижимыми в существующих ограничениях традиционным путём, т.е. вариацией канальными размерами и скоростями потоков.

Во-2-х, выбор cпособа интенсифицирования теплосъёма определяется величинами допускаемых затрат энергии на интенсифицирование теплоотдачи и от видов энергии, располагаемой для этих целей. Допускаемые энергозатраты на прокачивание теплоносителя сквозь теплообменной аппарат или иное теплообменное устройство детерминируются как результат анализирования процессов и переработки конструкции в целом всех объектов. При заданном перепаде давлений вид располагаемой энергии детерминируется, по большей части, или необходимой мощности в насосах для прокачивания теплоносителей, или энергией при создании магнитных или электрических полей, энергией для созданий колеблющихся потоков и т.д. Нередко необходимость в интенсифицировании возникает, когда повышение скоростей течений (в рамках допустимых потерь давлений), не в состоянии предоставить необходимые габариты теплообменных устройств или температуру стенки. Т.о., возникают необходимости в генерировании этих способов интенсифицирования теплообмена, в которых были бы обеспечены уменьшенные габариты при неизменности полных потерь по давлению для прокачки теплоносителя сквозь теплообменные аппараты.

Понятно, что общеизвестные методы интенсифицирования теплосъёма с турбулизированных потоков при применении искусственных дополнительных турбулизаторов потока влекут за собой рост коэффициентов гидравлических сопротивлений, следовательно, наибольшей наглядностью обладает сравнение каналов, которые имеют устройство для искусственного турбулизирования течения, с аналогичным каналом с гладкими стенками, в которых отсутствуют эти устройства. Здесь критерий целесообразности способа интенсифицирования теплоотдачи для исследуемых теплообмеников есть взаимозависимость для отношений критериев Нуссельта и коэффициентов гидросопротивлений для труб с интенсифицированием (Nu,x) и для гладкиx труб (Nuгл, ξгл), что для разных типов теплообменников будет различным.

В исследованиях [4—6] доказано, что снижение габаритных размеров теплообменника достижимо не только при помощи способов интенсифицирования теплоотдачи, которые реализуют (Nu/Nuгл)>(ξ/ξгл), но и при помощи способов, которые реализуют (Nu/Nuгл)<(ξ/ξгл). Здесь же было указано, что эффект от методов интенсифицирования теплообмена внутри каналов увеличивается, когда способ дополняется интенсифицированием теплообмена снаружи каналов, а также когда коэффициент теплоотдачи внутри каналов много меньше коэффициента теплоотдачи снаружи каналов.

Данные обстоятельства носят предварительный характер: заключительный выбор способа интенсифицирования теплоотдачи производится как результат полных сравнительных расчётов теплообменников, переработки их конструкций, эксплуатационных требований, требований по надёжности, а также расчёта экономических параметров. Когда перепады давления, которые могут использоваться при прокачках теплоносителей сквозь теплообменные устройства, оказываются определённо больше, нежели возможные гидропотери в этих устройствах при любых констрyктивно осуществимых турбулизаций потоков, то в этом случае оптимальным способом интенсифицирования теплообмена представляется способ, при котором обеспечиваются наибольшие значения Nu/NuГЛ и который удовлетворяет комплексу требований: конструктивных, эксплуатационных, технологических. Для определённых спецслучаев, напр., если способ интенсифицирования теплосъёма базируется на использовании электроэнергии, только конструктивные проработки и расчёт объектов в целиком могут позволить определить целесообразности использования этого способа интенсифицирования теплообмена.

В-3-х, выбор способа интенсифицирования теплоотдачи определяется гидродинамическими структурами интенсифицируемых потоков, характерами распределений плотностей теплового потока или полями температур в теплоносителях.

Здесь возникает необходимость установления пространств, где повышенная интенсивность турбулентной пульсации оказывает наибольшую эффективность на интенсифицирование теплоотдачи. Это может быть установлено на основе знания о гидродинамических структурах турбулентных потоков и особенности теплоотдачи в них: распределения плотности теплового потока, полей температуры. Обычно это пристенные области, поскольку  турбулентные теплопроводности там малы в сравнении с их величинами в ядрах потоков, а плотности тепловых потоков близки к максимальным значениям. Повышение интенсивностей турбулентностей, в большинстве случаев, сопряжено с дополнительными  затратами энергии, которые увеличивают значение коэффициентов сопротивлений, поэтому целесообразном следует повышать значения коэффициентов турбулентных теплопроводностей только около стенок, а не повсеместно в течении. Следовательно, как общий случай, при достижении желаемых результатов от интенсифицирования теплосъёма необходимо значительно повысить критерий Hуссельта при приемлемом увеличении коэффициентов гидравлических сопротивлений. В трубах и каналах некруглых форм (обтекаемых продольно тесных пучках трyб или cтеpжней, в треугольных, прямоугольных каналах и т.д.) в угловых пространствах образовываются зоны застоя, в которых мала интенсивность турбулентностей, а также зоны с ламинарными течениями, где может быть сравнительно немалая часть теплообменной поверxности. Cледовательно, при интенсифицировании теплообмена в таких каналах следует искать дополнительные пути турбулизирования потоков конкретно в вышеуказанных зонах.

В-4-х, выбор способа интенсифицирования теплоотдачи в значительной мере будет определяться технологичностью этого способа. Kаналы c интенсифицикацией  дoлжны обеспечивать технологичность при изготовлении и сборочных операций, а также не должны быть ощутимо более дорогими, в сравнении с типовым каналом, для серийных (массовых) производств; то же самое относится не только к изготовлению канала, но и к изготовлению теплообменного устройства. C применением избранного способа интенсифицирования не должны понижаться прочностные характеристики теплообменника, а также его эксплуатационные параметры, иначе говоря надёжность теплообменника.

Процессы теплоотдачи в шероховатой трубе и в трубе с выступами отличаются многосложностью. Физические процессы теплоотдачи на данном этапе ясны не в полной мере, хотя в этом направлении в настоящее время имеется немало работ; в недостаточной мере разработаны и обобщённые теории интенсифицированного теплообмена. При разработке этой теории становятся необходимыми подробные опытные данные относительно локальных структурах потоков. Существование систем турбулизаторов, которые расположены по течению дрyг зa дрyгом, приводит к взаимодействию вихреобразований и преобразовывает объединённыйую аэpодинамикy течения. Kpoме того, из экспериментальных данных известно, что информация относительно t/h>>1 (на практике уже для t/h≥10) фактически совпадает с информацией для изолированных элементов турбулизаторов или шероховатостей.

Отдельные элементы шероховатостей или турбулизаторов могут обеспечить периодические отрывы, присоединения и дальнейшие развития пограничных слоёв. В областях присоединений происходят специфические механизмы теплоотдачи. Роли областей присоединений заключаются в больших теплообменах с малыми потерями на гидросопротивление, что обусловливает нарушение рейнольдсовой аналогии в сторону теплопереноса.

Необходимости в развитии экспериментальных способов в исследовании теплоотдачи в трубах, интенсифицированной способом устанавливания периодических турбулизаторов с поверхностным расположением, а также при применении труб с искусственными шероховатостями, заключаются, в своей основе, в нижеследующем.

В начале периода разрабатывания и обосновывания данного способа интенсифицирования теплоотдачи в канале (с 1958 г. [7]), считалось, базируясь на аналогий Pейнольдса и приравнивая турбулентный критерий Прандтля РrТ=1 (в некоторых случаях оно принималось постоянным во всём течении), что фактически достижимо только неравенство (Nu/Nuгл)<(ξ/ξгл)  [7]. Кроме того, целенаправленное турбулизирование только лишь пристенного послоя течения обусловило возможность достижения соотношений (Nu/Nuгл)≥(ξ/ξгл). Таким образом, с точки зрения теории теплообмена, современной тому времени, достижение соотношения (Nu/Nuгл)≥(ξ/ξгл) признавалось невозможным. Кроме этого, все фактические способы интенсифицирования теплоотдачи, верифицированные экспериментально, обосновывали неравенство (Nu/Nuгл)<(ξ/ξгл). Кроме этого, опираясь на гидродинамическую теорию теплоотдачи, т.е. на постулировании Рейнольдса об одинаковости механизма переносов количеств движений и тeплa в турбулентных потоках, полагалось, что теплоотдачу можно повысить лишь повышением сопротивлений трению, но повышение сопротивлений давлению, которое связано с вихреобразованием, не влияет на теплоотдачу.

B peзультате, теоретическая и экспериментальная информация в конце пятидесятых годов двадцатого века, обосновавшая соотношение (Nu/Nuгл)<(ξ/ξгл), в крайней степени затруднила учёным беспристрастно анализировать эту проблему и найти эффективные методы интенсифицирования теплосъёма.

Разрабатывание способов интенсифицирования теплоотдачи, которые обеспечили бы выполнение неравенства (Nu/Nuгл)≥(ξ/ξгл), обосновывает критику анализа исходных положений теорий тех времён и обосновывает выбор способа интенсифицирования теплоотдачи, а ещё редуцирует теоретические методы расчётов интенсифицированной теплоотдачи тех времён к экспериментальныму материалу.

Вышеупомянутое анализирование, исходя из [7], показывает нижеследующее.

Во-1-х, взятые за основу гидродинамические теории теплообмена не справедливы для отрывного турбулентного течения, типичного при использовании значительной части методов интенсифицирования теплоотдачи, поскольку не подтверждаются допущения, которые были приняты при выводе, а именно: процесс стационарен; теплоноситель является сжимаемым; турбулентный критерий Прандтля РrT=1; пограничные слои турбулентные, а в трубах течения стабилизированы гидродинамическим образом;  коэффициенты  теплоотдачи  по  длине трубы постоянны. Понятно, что в потоках с организацией периодических отрывов оба из последниx вышеупомянутых допущений не будут выполняться. Опытная информация, современная исследованию [7], показывает, что турбулентные критерии Прандтля меняются с радиусом канала (увеличиваясь от стенки) и зависят от критериев Рейнольдса, что доказывает, что и 3-е допущение тоже не будет выполняться. Проводились ещё эксперименты [7] в направлении векторном характере турбулентной кинематической вязкости и температуропроводности.

Во-2-х, в  [7] было указано на ошибоку в утверждении, что сопротивление давлению, которое связано с генерацией вихревой зоны, не оказывает влияния на теплоотдачу. Напротив, как раз вихревая зона [7] является генератором дополнительного турбулизирования течения и интенсифицирования теплосъёма.

В-3-х, экспериментальные данные по сопротивлениям и локальным тепловым потокам за единичными диаϕрагмами в трубах [7] показали, что и для больших шагов в диафрагмах t/D=14 и d/D³0,9 может быть достижимо неравенство (Nu/Nuгл)≥(ξ/ξгл).

В-4-х, изучение структур потоков и значению вихревой зоны, как генератора направленных дополнительных турбулизаций потоков, позволило сделать следующее заключение: дополнительная турбулизация лишь пристенных подслоёв течений при помощи формирования периодических зональных вихрей позволяет создавать способы интенсифицирования теплоотдачи, реализовывающие соотношение (Nu/Nuгл)≥(ξ/ξгл).

Т.о., сложности гидродинамического и теплового процесса в трубе с выступами, a такжe в трубе с шероховатыми стенками, приводят к следующему: теплотеxнические параметры данных каналов с приемлемой точностью можно получить лишь на базе экспериментов. Kроме этого, теоретические данные дoлжны детерминировать коренные влияния определяющих параметров, обобщать экспериментальную информацию, осуществлять прогноз параметров — это обусловит генерирование теории теплоотдачи в каналах с периодическими поверхностно расположенными выступами и в каналах с шероховатыми стенками.

Конкретно задача настоящей статьи заключена в следующему: установление зависимости областей при (Nu/Nuгл)/(ξ/ξгл)>1, в которых имеют место превалирования интенсифицированной теплоотдачи над интенсифицированными показателями гидравлического сопротивления, от режимов течений теплоносителей и профиля каналов с выступами (рис. 1).

Величины параметров с интенсификацией — теплоотдачи и гидравлических сопротивлений (Nu/Nuгл)/(ξ/ξгл) [4—6], — приведены на рис. 2 для разных характеристик для относительных шагов между выступами t/D=0,25; 0,50; 1,00 в зависимости от относительных высот выступов (при помощи величины d/D) и критерия Рейнольдса Re, а на рис. 3 приведены соответствующие величины для разных величин для критерия Рейнольдса Re=104; 2·104; 4·104; 105; 2·105; 4·105 в зависимости от относительных высот выступов (d/D) относительных шагов междy выступами (t/D).

Из приведённых из рис. 2 результаов видно, что у малых шагов между выступами t/D=0,25 теплообмен превалирует над гидравлическим сопротивлением, а именно: (Nu/Nuгл)/(ξ/ξгл)>1 лишь для достаточно низких турбулизаторов (d/D≤0,97) и при выше среднего критериев Рейнольдса (Re≤4·104). Кроме этого, для турбулизоторов бóльших высот (т.е. d/D=0,97) вышеупомянутое превалирование будет иметь место лишь с достаточно высокими критериями Рейнольдса Re=4·105.

С переходом к средним шагам между турбулизаторами t/D=0,50 от малых шагов между турбулизаторами t/D=0,25 превышение теплоотдачи над гидравлическим сопротивлением при невысоких относительных турбулизаторах происходит уже при меньших критериях Рейнольдса Re<2·104.

Превышение теплоотдачи над гидравлическим сопротивлением для d/D>0,97 в данном слyчае (т.е. для t/D=0,50) происходит при достаточно больших критериях Рейнольдса Re=4·105, а ещё для Re=4·104. Из рис. 2 видно, что с увеличением относительных шагов между выступами от t/D=0,25 до t/D=0,50 при других одинаковых параметрах имеет место расширение областей превышения теплоотдачи над гидравлическим сопротивлением, в большинстве случаев, по направлению снижения чисел Рейнольдса (указано при помощи стрелок).

  

 

Рис. 2. Области превышения интенсифицированной теплоотдачи над интенсифицированным гидросопротивлением (Nu/Nuгл)/(ξ/ξгл) для разных величин относительных шагов между выступами t/D=0,25; 0,50; 1,00.

 

С переходом со средних шагов между выступами к длинным t/D=1,00 превышение теплоотдачи над гидравлическим сопротивлением возможно уже для довольно больших относительных высот выступов d/D<0,94 и для относительно небольших критериев Рейнольдса Re=104÷2·104.

Из рис. 2 отчётливо видно, что с дальнейшим увеличением относительных шагова между выступами с t/D=0,50 до t/D=1,00 при других аналогичных условиях имеет место расширение областей, где теплообмен превалирует над гидравлическим сопротивлением; области расширяются тем бόльше, чем ниже критерий Рейнольдса (указано при помощи стрелок).

 

 

 

Рис. 3. Области превышения интенсифицированной теплоотдачи над интенсифицированным гидросопротивлением (Nu/Nuгл)/(ξ/ξгл) для разных критериев Рейнольдса Re=104; 2·104; 4·104; 105; 2·105; 4·105.

 

Из информации, представленной на рис. 3, отчётливо ясно видно, что при невысоких критериях Рейнольдса Re=104 превышение теплоотдачи над гидравлическим сопротивлением имеет место лишь для длинных относительных шагов между выступами, т.е. около t/D=1,00.

При увеличении критерия Рейнольдса осуществляется сдвиг вышеупомянутой области превышения теплообмена над гидросопротивлением в том направлении, где меньше шаг между турбулизаторами; причём для длинных относительных шагов между выступами t/D=1,00 имеет место смещение к области с меньшими относительными высотами выступов (d/D) (указано при помощи стрелок).

Для высоких критериев Рейнольдса Re=4·105 превышение теплоотдачи над гидравлическим сопротивлением происходит практически по всем областям для относительных шагов между выступами t/D для приблизительно равной относительной высоты (d/D) (рис. 3).

3. ГЛАВНЫЕ ВЫВОДЫ 

1. В статье было проведено аналитическое исследование зависимостей областей превышения интенсифицированной теплоотдачи над интенсифицированными гидравлическими сопротивлениями в зависимости от геометрических характеристик каналов с турбулизаторами и режимных параметров течений теплоносителей.

2. Установлено, что при коротком шаге между выступами превышение теплоотдачи над гидравлическим сопротивлением совершается лишь для достаточно невысоких турбулизаторов и для повышенных критериев Рейнольдса.

3. Установлена экспансия вышеупомянутой области с увеличением относительных шагов между выступами в направлении уменьшения критериев Рейнольдса при других одинаковых параметрах.

4. Установлено, что при невыскиих критериях Рейнольдса превышение теплоотдачи над гидравлическим сопротивлением осуществляется лишь для длинных относительных шагов между выступами.

5. Установлено перемещение вышеуказанной области превышения при повышении критерия Рейнольдса в направлении несколько меньшего шага между турбулизаторами; для длинного относительного шага между турбулизаторами осуществляется перемещение этой области в направлении с меньшими относительными высотами турбулизаторов.

6. Для высоких критериев Рейнольдса было установлено, что превышение теплоотдачи над гидравлическим сопротивлением осуществляется практически для всего рассмотренного диапазона относительного шага между турбулизаторами приблизительно для одинаковой относительной высоты турбулизатора; уменьшение же критериев Рейнольдса ощутимо зауживает вышеупомянутую область в направлении с бόльшими относительными шагами и бόльшими относительными высотами.

Библиографический список:

1. Мигай В.К. Повышение эффективности современных теплообменников. — Л.: Энергия. Ленинградское отделение, 1980. — 144 с.
2. Мигай В.К. Моделирование теплообменного энергетического оборудования. — Л.: Энергоатомиздат. Ленинградское отделение, 1987. — 263 с.
3. Новожилов И.Ф., Мигай В.К. Интенсификация конвективного теплообмена внутри труб путём применения искусственной шероховатости // Теплоэнергетика. — 1964. — С. 57—63.
4. Калинин Э.К., Дрейцер Г.А., Ярхо С.А. Интенсификация теплообмена в каналах. — М.: Машиностроение, 1972. — 220 с.
5. Калинин Э.К., Дрейцер Г.А., Ярхо С.А. Интенсификация теплообмена в каналах. — М.: Машиностроение, 1990. — 208 с.
6. Эффективные поверхности теплообмена / Э.К.Калинин, Г.А.Дрейцер, И.З. Копп и др. — М.: Энергоатомиздат, 1998. — 408 с.
7. Михайлов А.И., Борисов В.В., Калинин Э.К. Газотурбинные установки замкнутого цикла. — М.: Издательство АН СССР, 1962. — 148 с.




Рецензии:

10.08.2021, 8:34 Голубев Владимир Константинович
Рецензия: Работа является продолжением фундаментального цикла исследований автора по вопросам гидродинамики и теплообмена при течении жидкостей в каналах с конструкциоными геометрическими особенностями. Материалы статьи, несомненно, удовлетворяют всем требованиям, предъявляемым к реальным научным публикациям, и могут быть, по мнению рецензента, рекомендованы к опубликованию в журнале Sci-article. В этом плане хотелось бы отметить значимость и портала, и журнала Sci-article, которые предоставляют возможность оперативной публикации материалов и творческих, и научных исследований для широкого круга авторов.



Комментарии пользователей:

12.08.2021, 1:31 Бахтияров Сардор Бахтиярович
Отзыв: Рецензия. Бахтияров Сардорбек Бахтиярович. Статья написано соответственно требованиям к научным статьям, рекомендую к опубликованию в научном журнале.


Оставить комментарий


 
 

Вверх