автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.03, диссертация на тему:Гидравлические режимы потоков теплоносителей и теплопередача в матричных выпаривателях

РГ6 од

одееьн^т фстдтут НИЗЬК0ТЕМПЕРАТУРН01 техники та енергетики

На правах рукопису

Попов Юр 1й В1кторович

Г1ДРАВЛ1ЧН1 РЕЖИМИ ПОТОК 1В ТЕПЛОНОСПВ ТА ТЕПЛОПЕРЕДАЧА В МАТРИЧНИХ ВИПАРНИКАХ

Спец1альн!сть 05.04.03 - машини I апарати холодально? та кр1огенно! техш'ки I систем кондищювання

АВТОРЕФЕРАТ

дасертацм на здобуття вченого ступеня кандидата техн¡чних наук

Одеса 1993

Робота виконана в Одеському 1нститут1 низькотемпературноI :охн ¡ки та енергетики.

! ц 1 й.н I опоненти

доктор техн1чних наук, професор Смирнов Г.Ф.

кандидат техн1чних наук, старший науковий сп!вроб¡тник •Потапов В.Н.

::^УК0БИЯ Квр1ВНИК

кандидат техн1чних наук, старший науковий сп1вроб1тник Притула В.В.

"ров¡дна орган1зац!я

"ЩЦТКртгенмаш", м. Одеса.

Захист диссертацИ в1д5удэться ".НОЯБРЯ 1993 р. о " // " годин на зас1данн! спец1ал1зованоТ рада К.068.27.01 при Одеському шститут! низькотемпературно! техн 1ки та енергетики за адресою: 270057, м. Одеса, вул. Петра Великого, 1/3.

3 дасергащею можна ознайомитися у б1бл!отец! 1нстагуту.

Автореферат роз1сланий " ¿?в " ОУ/ЯЯ^М 1993 р.

Вчений секретар спец1зл13ованоТ рада д.т.н., професор Р.К. Шкулыпин

Вих. N

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

АКТУАЛЕН 1СТЬ ТЕНИ. Основною тенденщею розвитку енергоемких галузей промисловост1 е нарощування виробничих потужностей без зб1льшення 1х енергоспоживання. Ставка у цьому робиться на застосування нових технолог¡й, б!льш досконалих цикл ¡в та режим¡в робота енергетичних машин, зниження необоротних утрат термодинам!чних процессе, утшпзацт теплота та холода. У реал1'зацм цих напрямкт о,щпей з найважливших проблем е створення ефектавних рекуператор1в теплота. Теплообм!нне обладнання складае одну з нэйб1лыи в¡дпов¡дальних частин холодильного, кртгеного та енергетичного устаткування, е одним з джерел тешгових та г1дравл!чних утрат. У зв'язку з цим перспектавним б розроблення матричних тешюобмшншив, для яких характерна висока тешкнчдравл!чна ефективн!'сть та компактн1сть, мала енергоЕмк1"сть 1х виробницгва.

Для проектування, техн1ко-вконом1чно! ошнки та промислового упровадження матричних теплообм!нник1В необх!дно мата наршш з опрацьованим технолог¡чним процесом 1х виготовлення над1йн! розрахунковI теплог¡дравл¡чнI залежност!. Ураховуючи цэ, д!йсне досл1дження - актуальна та своечасна задача.

МЕТОЮ РОБОТИ е експеримэнтальне досл1,дження п'дродинам!чних характеристик канал¡в матричних теплообм1нникт при поперечн1й обт1чност1 перфорованих пластин, обгрунтування г1дравл1чних моделей та параметричне досл'дкення матричних випарникш.

НАУКОВА НОВИЗНА.

1. Вперше одержан! експериментальнI дан! при структурному дослпджен! г1дродинам1ки пакет1'в перфорованих пластин.

2. Запропонована ф1зична модель течп потока усере дин I матричних насадок, на основ!' яко! встановлен1 апроксиматачнI залежност1, узагальнююч! експериментальн1 дан I.'

3. Вперше одержан \ експериментальн 1 дан 1 по теплопередач I при посуванн! киплячого фреона И 12 у каналах, утворених перфорованими пластинами, визначен1' умови розробки та застосування матричних випарник!'в.

0СН0ВН1 НАУК0В1 ПОЛОЖЕНИЯ як! захищаються у робот¡.

1. При зростанн: пористост!" пластин прогресивне зб1льшення г!дравл1ЧНого опору пакет¡в перфорованних пластан починаеться при 5<1, що забезпечуе можлив1сть шдвизцення компактност1 матричних теплообм¡нних апаратш.

2. Напрямки ¡нтенсифтац! I теплопередач \ матричних випарншив

з пористостю пластин 0.1-0.4 полягають у використовуванн!' пластин з шллястою перфорац!ею, з1браних з заз1ром, не переб¡льшуючим величини в ¡дривного диметра парово! бульби киплячого тешюнос!я.

Також одержан! та захищакггься наступи! НАУК0В1 РЕЗУЛЬТАТУ!:

1. Ф!зична модель взаемодп потока теплонос!я з елементами матрично! насадки, на основ! яко! одержан! емп1ричн! кореляцп для розрахунку коеф!ц!снта г!дравл!чного опору насадки у залежност1 В1Д витратних та геометричних параметр¡в.

2. Виявлен! специф!чн! режими процесу течп у каналах матричних теплообм¡нник¡в, 1х межи та умови реал!зацп.

3. Напрямки форсування робочого процесу у каналах матричних теплообм1нник1в, як! забесгочують зб!льшення компактност! поверхн!.

4. Характер впливу геометричних параметр ¡в насадки матричного випарника на його теплопередаючу зд!бн!сть та д!апазон оптамальних значень геометричних параметр¡в.

5. Обгрунтована перевага щ!'лясто1 перфораци при використовуванн! II у матричному випарнику.

ПРАКТИЧНА ЩНШСТЬ РОБОТИ. На основ! зд!йснених експериментально-теоретичних досл1'даень по визначенню Пдравл!чного опору одно- та двофазних поток!в теплонос11в, а також коеф!ц1ента теплопередач! при кип!нн! посуваючого потоку Р 12, опрацьован! програми проектного розрахунку теплообм ¡нних апарат1'в. 3 урахуванням отриманих у робот! рекомендац!й розроблен! та досл1даен! експериментальн! матричн! випарники, призначеш для використання у каскада!й систем! охолодження (ВНИИ "Полином").

Результата експериментально-теоретичних досл!даень течп р!дини у канал! з перфорованими пластинами використовувалися у якостI теоретичного обгрунтування при опрацованн! датчик! в шв]'дкост! потоку ! витрати теплонос! Тв у процес! виконання нац!онально1 програми "Микроэлектронная сенсорика", а також у процес! опрацювання конструкторскоI документа^ I на аеродинам!чне устаткування у рамках комплексно-ц!льово1 програми "Измерительные преобразователи " (НПО-ЗОО СКТБ "Элемент").

АПР0БАЦ1Я РОБОТИ. Результата зд!йснено1 робота допов ¡дались на науково-техн!чн!й конференци професорсько-викладацького складу ! наукових прац!вник!в Одеського !нстагуту низькотемпературно I техн!ки та енергетики у 1986,1987,1988,1989 рр. , а також на Всесоюзна науково-практичшй конференцп "Пути интенсификации производства с применением искусственного холода в отраслях агропромышленного комплекса, торговле и на транспорте" Одесса,

1989).

ПУБЛ1КАЦ11. На матер!алах дисертацп т'дготовлено 6 роб1т для опублтування, 2 робота знаходяться у друку.

СТРУКТУРА I ОБ'СМ РОБОТИ. Робота складаеггься ¡з вступу, . чотарьох частин, висновк¡в, списку використано) л)тератури та прикладень. Дисертащя нараховуе 160 сторшок машинописного тексту, в тш числп 9 таблиць, 44 малюнкз. Б!бЛ10грэф!я включас 103 найменування.

ЗМ1СТ РОБОТИ

У первому роздШ проведено анал!з вдомих роб!Т, присвячених г1дродинамщ1 одно- та двофазних поток ¡в при течи у каналах складно! форми, зокрема, створених набором перфорованих пластин. В результат! огляду були зроблен 1 так! основнI висновки.

1. Ус! ¡снуют експериментальн! дан! належать до випробувань теплообм!нник!в р!зних конструкгий (в шлому, багатоканальних), що неминуче приводило до виникнення неврахованих ефекг!в, як! не могли не вплинути на результата експериметчв.

2. Не ¡снуе загально прийнятих форм оброблення екстериментальних даних. Д!йсн I залежност I мать сугтев1 розб1жност1. Приведен! залежност! справедлив! у вузькому д!апазон! геометричних та режимних параметр ¡в.

3. В^дсутня коректна ф^зична модель течП у схожих насадках, ¡снукж ф!зичн! модел1 або суперечать класичним уявам г!дродинам!ки, або не знаходять п1дтвердаення у експериментальн ¡я частин! досл!даень.

Зроблен1 висновки дозволили сформулювати задачи експериментального досл!даення г1дравл!чних характерик матричних пакет¡в: постановка ексгоримента, який виключае вплив гохЯчних фактор!в на результата досл!джень; створення ф!зичноТ модел! течП, не супэречно! експериментальним результатам та класичним г1дродинам!чним уявам; одержання емп!ричних узагальнень, в!дпов!дэючих запропонованоТ ф!зично! модел! взаемодп потоку теплонос!я з елементами поверхн! матричного теплообменника.

Анал!з роб!т, присвячених дослдаенню г!дравл!чного опору двофазному потоку при його посуванн! у каналах складно! форми, а також кр]'зь окрем1 м!сцев! опори, показав, що розрахунки г!дравл!чного опору при посуванн! двофазного потоку у матричн!й насадц! можуть бута зд!йснен! за допомогою двофазного множника

уявляючого в1дношення град!ент1в тиску при течп двофазно! сум!ш! та однофазного р!динного потоку з витратою, р!вною повн!й витрат! двофазного потоку.

При огляд! роб!т по тешюв!дцач! киплячих холодагетчв найб¡льшу увагу в!дцэно анал!зу метод ¡в одержання та узагальнення емшричних даних. По результатах доел¡д¡в виявлено: побудування кореляц1йних залежностея, як! ошеують теплообмш при кишшп двофазних поток 1в, пов 'язано з побудовою ф!зично! модел! теч I! у даних умовах; ¡снуе багато режим!в кишння, обузгодаених видом поверхн!, густиною теплового потоку, в!дносною концентрацию пара двофазного потоку, засобом нагр¡ву та подачею теплонос!я; при теч 11 двофазного потоку у каналах складно Т форми можливI специф!чн! режими, як! не узгодауються з традиц1иними залежностями; оптимальним засобом досл!дження ефективност1 компактних випаршшв е параметричн! випробування натурних моделей в умовах, максимально близьких до реальних.

Зроблен! висновки дали можлив 1сть сформулювати задач! экспериментального досл1даення ефективност1 матричних випаршшв в умовах, максимально близьких до реальних; одержання ¡нтегральних теплотехшчних характеристик апарат¡в, визначення характеру та м!ри впливу на них геометричних 1 режимних параметр ¡в.

У другому роздШ наведено опис вкспериментальних стенд!в, методик та моделей для досл1даення г!дравл1Чного опору матричних канал ¡в, визначення 1нтегральних теплових та г!дравл!чних характеристик матричних випарншив, а також для в!зуал1зац!I однофазного потоку при його теч!I у пакетах перфорованих пластин.

ЕкспериментальнI г1дравл!чн1 досл!даення однофазних поток[в проведен! на одноканальних моделях матрично! насадки. Модел! уявляли собою наб!р чергуючихся пластин та проставок, з1браних 1 стиснутих у спещ'альн!й оправц!. Д!апазон зм!нювання основних розм1'р!в пластин та пакета призначався з умови обсягу зони практично використовуваних (по технолог ¡чним I техн!чним м!ркуванням) поверхонь. Для перев!рки правильност! одержаних результат!в I" можливост! отримання коректних узагальнюючих залежностей були розглянен! ! крашл випадки, як! практично не використовувалися.

В!зуалып досл!дження г!дродинам!ки потоку проведено методом трасуючих часток на моделях канал!в матричних теплообм1'нник|'в. Метод полягае у фотореестрашI траекторШ, посуваючихся у потоку, п!дсв!чених вузьким пучком св!тла часток з високою в1дбивною здатшетю.

Параметричне досл^дження ефективност'1 матричних випарник1в виконано на стенд!, який забезпечуе режим роботи апарата, при

якому холодагент (I? 12) подавався на вх1д випарника у стан1 насичення I покидав лого перегр¡там на 0,5 К. Теплове навантаження забезпечувалося штоком холодонос!я, яким була шд1гр1та вода, шркулююча у другому канал! випарника.

ЕкспериментальнI моделI уявляли собою двоканальнI матричнI теплообм¡нники з прямокутними каналами. 31браними з алюм ¡н¡евих пластин 1 проставок. Експериментальна сер¡я полягала у випробуванн! пакет ¡в з двома видами кругло! I одним видом Щ1"лясто! перфорац!I.

У третьему роздШ приведен! результата експеримен-тальних досл1'даень ! 1х обм1ркування.

При зд^сненш експериментального досл!дження г!дравл1чного опору пакет¡в перфорованих пластин ! сер!Т В1зуальних експериментт була створена ф!зична модель течи потока у каналах матричних теплообм¡нник¡в.

Для побудови ф!зично! модел! течп були використан! модельн! уяви для б!льш простих випадкш: наплив струменя на перешкоду; поперечна обт1чн!сть пластин потоком; перетшання потока кр!"зь отвф; обт!чн!сть окремо! перфоровано! пластини.

При досл!даенн1 впливу витратних характеристик на г!дравл!чний ошр матричних пакет ¡в встановлено, що для пакет ¡в перфорованих пластин, як ! для ус1Х поганообт!чних т!л, на крив!й ЕиШе) (снують три основн! зони: зона лам!нарно! течп, перех!дна зона та автомодельна зона.

У зон 1 лам!нарно! теч!1 (Рв<10) експериментальн! результата апроксимован! залешлстю

Еи=|§ . (1)

У зон I автомодельноI теч!I визначальними стають геометричнI параметри, як1" впливакггь на величину зон приеднально! теч!'!. При поперечит обтНност! окремоI перфоровано! пластини на кожному ¡! елемент! створюються ДВ1 зони: фронтальна та кормова. У фронтальна зон! в1дбуваеться гальмування та розвор1т наб1гаючого потока, у кормов1й - утворюеться зона турбулентного сл!ду. При посуванн! потока кр!зь перфоровану пластину протяжн1'сть турбулентного сл!ду визначаеться специф!чними законом¡рностями розповсюдаення притоплених струмент, вючкаючих !з отвору перфораци. 3 урахуванням цих особливостей запропонована нашвемшрична залежн!сть для обчислення п'дравл!чного опору окремо! перфоровано! пластини

Де *

Г=<0.5+1-/Т^х:1-рЖ1-р) . (3)

Для практичних розрахунк1в можливо використання кореляц!йно1 залажностI

При достатньо велик1й в!дстан! кПж пластинами у пакет! (0пр/й>20) умови наплива потоку на перфоровану пластину практично не в1др!зняються в!д умов напливу на окрему пластину. Через це, значения Ей*, знайден! ¡з р!внянь (2>-(4) можуть використовуватися як реперн! точки для побудови кореляц!йних залежностей, визначаючих г1дравл1чний ошр пакета пластин. 3 зменшнням В1"дстан1 М1"ж пластинами профиль швидкост1 напливаичого потоку починае значно в!др1знятися в!д проф1лю швидкост! у круглому канал¡, для якого було одержано р!вняння (2). ОШр на цьому участку апроксимуеться експериментальними залежностями: для пакет ¡в, З1'браних В1Дпов1дао з! зм!щенням та без змщення осей отвор1'в сум1'жних пластин

Еи=Еи*^1+0.075С1-р)1г 2 33] . (5)

* Г г ® 2В1

Еи=£и [1-0.33 ] . (6)

Картина течП зм!нюеться, коли в1дносна вщстань м!ж шрешкодами стае менш за одиницо. Для насадок 31 зм1шэними пластинами це приводить до того, що кормова зона одн1е! пластини "уклинюеться" у фронтальну зону наступноТ, в результат! зростае оп!р.

К1льк1сне зб ¡льшення г!дравл1чних втрат при бпр/<К1 враховуеться кореляц1йним р!внянням (5), яке Д1йсне \. у д1апазон1 0.1<Спр/с1<1. Зв1дси випливае важливий практичний висновок про можлив!сть зменшення в1даосно! вдетан! м1ж пластинами до бпр/й=0,2 при пористостI пластин р>0,3 без зб(льшення г!дравл1чного опору пакету. Це приводить майже до п' ятикратного зб!льшення компактност! канала теплообм ¡иного апарату.

Для насадок, з! бра них без зм!щення пластин при бпр/(1=(5пр/(1)кр монотоне зменшення коеф!ц!ента опору припиняеться його стрибкопод1'бним пад1нням. При цьому В1дбуваеться змша

Ей

7

к

г

4 7Ш 4 7Юг ЧЦрШ^е

Рис.1. Ггдравлгчний опгр пакетов ПП з круглою пврфорацгею (р-0,319).

Рис.2. Ггдравлгчний опгр пакетов ПП 3 щглястою пврфорацгею ( С,в -р=0,2; 0,#-р=0,3).

О-5=ОД ©-¿1=0,33 С-5= 0,67 о-ои

-С—

Ь/зм

-с— -©-

—о-

-о—

7 ю3

Рис.3. Пдравл'шний опгр пакв-т!в ПП з круглою пврфорацгею.

Рис.4. Ггдравлгчний опгр пакетов ПП з щглястою пврфорацгею.

картини течП ! р!зькв зниження опору пакета, м1ж пластинами створюються ст1йк1 ц I ркуляцIйнI зони. Виникнена цфкуляц!йна теч!я значно зменшуе зону турбулентного сл!ду у кормов¡й частин! пластини I' сприяе б)'льш пов ¡льному входу потоку в отв ¡р перфорацп, що приводить до зниження г1дравл1чного опору.

Величина г!дравл1чних втрат в умовах кризи опору визначаеться розм¡рами ц!ркуляц¡йних зон, як! залежать в!д геометричних параметр ¡в пакету. При цьому поперечний розм!р зон (~1-й) значно менше впливае на величину г!дравл1'чних утрат, н1ж повздовжний (О )•

% пр '

Виходячи з опису механ!зма картини течП, зроблено висновок про ¡снування на крив ¡г Еи=£ (бпр/с1) участка при бпр/с1<4(г-й)/(1, де коефЩ1'ент опору залежить т!льки в1д величини в1'дносно1 вметан! м!ж пластинами I не залежить в!д Тх пористост!. Це припущення шдтверджено результатами г!дравл1'чнж досл!д1'в. Експориментальн; дан 1 у цьому ¡нтервал! апроксимован 1 р'тнянням

Eu=0.132 {-g^j ° • СО

У перех1да!й зон! 10<Re<Re коеф1ц!Бнт опору зм i иметься в ¡д

ро авт

значения Еи= Щ до Eu=£uaBT- Експериментальн i точки в перехода ¡й зон i апроксимувалися прямими, як i проходять у логарифм!чн!й систем! координат Zg(Re)-Zg(Eu) Kpi3b меж! cyciflHix зон:

Eu„ep=2.3^)k . (8)

де

îgEu -0.36

Тут ReaBT- значения числа Re, при якому в1д5уваеться перех¡д до автомодельного режима течП; Еиавт- значения числа Eu при Re=ReaBT. Показник степеня к для дослдаеного д!апазона геометричних параметр ¡в пакет ¡в ПП знаходиться у д i ana зон ¡ в!д -0.8 до -0.6.

Значения числа ReaBT для насадок, з!браних 3¡ змщеними отворами дор1внювало 150. Для пакет ¡в, 31браних без змщення, значения числа ReaBT зм¡нюеться В1Д В1дстан1 mí» пластинами (рис.2), та може бути обчислено по формул!

Кеа*вт=в[-%Г . (Ю)

AÔ

де в= [ц. ü?64d] ' р=0.91/ш ; A, m - коеф!ц!ента у формул!

у Re™

Для чисел Re<3000 А=64, ш=1 (закон Гагена-Пуазеяля), для Re>3000 А=0.3164, т=0.25 (закон Блауз!уса).

Експериментальнi дан! по опору окремо! матриц! 3i щ!лястою перфорацию задов¡льно апроксимукггься емп!ричнок> залежн!стю (2) або (4), де визначальним розмфом використовуеться меншия з лШйних розм!р!в Щ1лини - а. Ц! р!вняння fllflcHi ! для пластин, розташованих у пакет! з1 зм1щеними отворами при в¡дносн¡2 в¡дстанi М1'ж пластинами бп<1>0.8. При бпл<0.8 на коеф!ц!ент опору починае впливати профиь швидкост! потоку, сформований попередньою пластиною та характер його напливу на наступну. Для цього д!апазону Snp/a I Re>ReaaT визначен! в!дпов1'дн! емпфичш коеф1ц1енти у формул! (5)

Eu=Eu*[1+0.30С1-Р)1'a[^j * 3] • (12)

Дослидаенния диапазон геометричних параметр¡в пакетов пластин, з!браних без зм!щення перфорацп в!дпов!дае в щ'лому "докризному" участку, знайденому у матрицях з круглою перфорац [ею. Отриман! дан! шдтвердили наявн!сть автомодельноI, по в!дношенню до пористостi, зони на крив1й Eu(f>np/a). Експериментальн! точки для О__/а<(б__/а) ! Re>Re„_ з norpiinHocno, яка не переб!льшуе

пр пр кр авт * 1

12%, апроксимуктгься кривою

fi О. 23

Eu=0.32pa J • (13)

Результата експериментального дослдаення г!дравл!чного опору перфорованих пластин при течп двофазного потоку, а також результата параметричного дослдаення матричних випарник!'в представлен! учетвертому роздип Досл1ди г!дравл!чного опору пакет¡в перфорованих пластин проведено на моделях матричних випарник!в, використованих для теплових дослдаень. Вим!рювання перепаду таску проводили при ¡зотерм!чн1й течп парор ¡данного потоку фреона R 12 Kpi3b дослдауему насадку. Величину В1дносно1 масово! концентрац!I пару регулювали зм!нюванням потужност!' парогенеруючого нагр!вача.

Результата експериментальних досл!даень зображен! у вигляд! залежност! двофазного множника в!д вежчини в!дносно! масово i концентрац!I пару х (рис.б.в).

Експериментальн! точки, в ц!лому, виявляються у межах оц!нок по гомогешШ модел! течп та модел! течп з максимзльним

Рис.5. Теплопередача I ^драмгчний еп^р у матричних 1ипарниках.

a) Теплопередача у канал!:

О,С-5=0,5мм; Ф,#-5 =2мм; в-5=1мм.

б) Теплепередача у канал; С 5 =2мм):

ф-р=0,38; #-р=0,Ю; О"р=0,Ч0. .. 2

b) Залежшсть параметра Ф^ >гд степени сухвстх X:

1-гомегена модель;

2-модель максимального ко!зання.

ковзанням. Для апроксимац 11 експериментальних даних використано корелящйне р!вняння Ч!схольма:

фГо= 1+(-р1-1]сВх+С1-В)хг) (14)

Коеф!ц!ент негомогенност! в, одержаний при обробц i експериментальних даних методом найменших квадрат¡в на ПЕОМ "Искра 1030", дор!внюе 0,54.

Результата параметричного досл!дження матричних випарник!в приведен! на рис.5.а.,б.

По результатах дослав можно зробити висновок про найкраще застосування випарник!в, з!браних з перфорованих пластин у д!апазон! q=2-150 кВт/м2, у якому середа!й температурний натиск дор!внювався ДТ=5-10 К при коеф!ц!ент1 теплопередач! к=4-15 кВт/мгК.

При густиш теплового потоку, яка переб¡льшуе 150 кВт/м2 застосування запропонованих випарникових anapaTiB обмежуеться величиною наявного температурного натиску. Проте розвинута теплопередаюча поверхня матричних пакет ¡в дозволяв запропонувати такого типу апарати для використання в енергонапружених компактних установках при температурних натисках, переб ¡лыпуючих 10 К.

Вплив основних геометричних параметр¡в канал¡в на коеф!ц!ент теплопередачI матричних випарник!в ц!лком BiflnoBiflae !снуючим модельйим уявам про теплообм!н при посуванн! двофазного потоку у випарникових каналах, заповнених пористою насадкою. Як видно 1з граф1к!в (рис.5.а. ,б.), найб!льший вплив на величину коеф^енту теплопередач! надае товщина' проставки, т.т. в!дстань м!ж перфорованими пластинами. Причому, характерен зр!ст впливу в!дстан! м!ж пластинами !з з<5 ¡льшенням густини теплового потоку.

Вплив густини теплового потоку на стешнь залежност! ¡нтенсивностi теплообм!ну В1д товшини проставки вказуе на те, що !нтенсиф!кац!я теплообм!ну при зменшенн! в!дстан! м!ж пластинами в!дбуваеться в Д1лому за рахунок зб1льшення даофазно! складово! коеф!ц!ента теплов!ддач! на сторон! фреону.

Ефект 1нтенсиф!кац11 пов'язаний, очевидно, з деформащею зростаючих у просторi м!ж пластинами газових бульб. В результат! цього в!дбуваеться зб1льшення площ1 контакту шверхш з м!крошаровою р!динною пл!вкою, яка мае низький терм!чний onip.

Пор!вняння результат¡в випробувань матричних насадок з результатами випробувань модел! випарника, фреоновий канал якого не був оребрений, вказуе, що застосування оребрення при товщин! проставки, яка переб!лыпуе 2мм, не е ефективним засобом зб!льшення

коеф!ц!ента теплопередач! у матричних випарниках.

Вплив пористост! на коефщ!ент тешюпередач 1 не такий суттевий, як вплив в!дстан1 м!ж пластинами. Зменшення пористост в1д 0.4 до 0.1 приводить приблизно до 20% зб!льшення ¡нтенсивност теплообм ¡ну як при бпр= 2мм, так 1 при 6пр= 4мм.

Пор!вняння результат¡в випробувань моделей, як1 в!др!зняютьс типом перфорацп, але нэ в!др1зняються такими геометричним параметрами, як пористость пластини I товщина проставок, дозволя зробити висновок про переважн!сть використовування пилясто перфорацп перед круглою. Причина б!льшо! ефективност1 насадки щелястою перфорац1ЕЮ полягае, очевидно, в особливостях рост, парових бульб I' теч!! двофазного потоку в умовах стиснення.

ОСНОВЫI РЕЗУЛЬТАТИ I ВИСНОВКИ

1. По результатах проведених ексгориментальних ! теоретични: досл!даень п'дродинам 1ки однофазного та двофазного поток ¡в пр] теч 1! у каналах, сформованих пакетами з перфоровзними пластинам) (кругла ! щ!ляста перфорацIя), з!браними через дистанц!руюч проставки, виявлено модельн! п'|дхода ! визначен"1 участки ; характерними особливостями течП. Одержан! корелящйн! залежност ф!зично обгрунтован! у широкому д!апазон! режимних параметр!в.

2. Проведена сер¡я эксперимент ¡в з в!зуал!зац1ею потоку 1 каналах матричних теплообм !нник ¡в дозволяе на як!сному р!вн !нтерпретувати к!льк!сн! результата г!дравл!чних досл!д1в. На Г основ I створена ф!зична модель течи у каналах матричню теплообм 1нник¡в, яка описуе р1зницю г!дродинам!чно! картини теч!] потока у матричн ¡й насадц1 у залежност! в!д типу потоку (з1 змщенням, без змщення сус1"дн!х пластин).

3. Особлив!спо течм у пакетах пластин, з!браних без змщенн? отвор!в е наявн!сть зм1ни режим¡в течН, що визначаетьсг геометричним параметром 5кр.

4. В д!апазон1 0,2<6пр/й<1 Г1дравл!чний оп!р канал1в е незм!щеними отворами перфорованих пластин е автомоделью™ пс в!дношенню до пористост! пластини.

5. Розгляданням граничних випадкш геометр!I пакет!в без зм!щення отвор!в (окрема пластина ! пакет без проставок) обгрунтовано ефект зм|щення зони автомодельноI, по вдаошенню да числа Рейнольдса, теч II до сторони 61'лыдих його значень при зменшешп в!дносно! в!дстан! м!ж пластинами. Одержана залежшсть для оц!нки величини Реавт у каналах даного типу.

6. По результатах доел ¡д¡в матричних випарник!в встановлено,

що мзтрична насадка g ефективною теплопередаючею поверхнею М1ж киплячим холодагентом та холодонос!ем у д!апазон i густини теплового потоку q=2-150KBT/M2.

7. Основним геометричним параметром насадки, визначаючим теплопередаючу зд¡бн¡сть матричного випарника, в в1дстань М1Ж пластинами. При в 1дстан i м¡ж пластинами, яка переб1лыпуе в!дривний д1аметр парово! бульки, застосування насадки не ефективно.

8. Щ1ляста перфорац1я пластин у канал1 матричного випарника при змушеному посуванн1 р1дини фреона R 12 забезпечуе у р!внянн1 з круглою б1лып високу 1нтенсивн1сть теплопередач i.

ПУБЛ1КАЦП ПО МАТЕР 1АЛАХ ДИСЕРТАЦП

1. Притула В. В., Попов Ю. В, Завиша И. В. Теплотехническая надежность проектных расчетов теплообменных аппаратов // Холодил, техника и технология: Респ. межвед. науч.-техн. сб. - 1987. - Вып. 45. - С.63-67.

2. Притула В. В., Коваль-Гук Ю. Б., Попов Ю. В. Анализ моделей проектного расчета высокоэффективных рекуператоров // Холодил, техника и технология: Респ. межвед. науч.-техн. сб. - 1988. -Вып.46. - С.28-32.

3. Притула В. В., Попов Ю. В. Проблемы обеспечения теплотехнической надежности проектирования ТМ // Пути интенсификации производства с применением искусственного холода в отраслях агропромышленного комплекса, торговле и на транспорте: Тез. докл. Всесоюз. научн.-практ. конф. - Одесса, 1989. - С. 76.

4. Притула В. В., Попов Ю. В., Малышев Г. П. Экспериментальное исследование матричных испарителей // Холодил, техника и технология: Респ. межвед. науч.-техн. сб. - 1991. - Вып.52. -С.35-38.

5. Притула В. В. , Попов Ю. В. Визуальное исследование течения в каналах матричных теплообменников // Холодил, техника и технология: Респ. межвед. науч.-техн. сб. - 1992. - Вып.54. -С.43-45.

6. Попов Ю. В., Притула В.В., Коваль-Гук Ю. Б. Исследование течения жидкости в каналах матричных теплообменников из перфорированных пластин// Холодил, техника и технология: Респ. межвед. науч.-техн. сб. - 1992. - Вып. 55. - С. 10-13.

7. Притула В. В., Попов Ю. В. Исследование гидродинамики потока в пакетах перфорированных пластин, собранных со смещением

отверстий // Холодил, техника и технология: Респ. мвжвед. науч.-техн. сб. (в печати).

8. Попов Ю. В., Пригула В. В. Гидравлическое сопротивление каналов матричных теплообменников с щелевой перфорацией // « Холодил, техника и технология: Респ. межвед. науч.-техн. сб. печати).

УМ0ВН1 ПОЗНАЧЕННЯ Ре - число Рейнольде а; Ей - число Ейлера; Ф*о- двофазний множник;

г1дравл1чниа коеф1ц!ент м1сцэвого опору; \ - г1дравл1чний коефщ!ент тергя; р - порист 1 сть пластини; - диаметр отв1ру перфорацИ, м; 1 - в!дстань М1ж отворами пер1 ;!!, м; а - ширина щ¡лини перфорацИ, м; б - товщина, * - кут розтулення струменя, град; х - в1дносна масова . л^нтрацIя пару; р -густина, кг/мэ; д - густина тепло;. .ч потоку, кВт/мг; к -коефщ1ент теплопередачI, кВт/(м2К) Т - температура, К; Ат -температурит натиск, К; з/зм - 31 ^ ппэнням; б/зм - без зм¡щення.

1НДЕКСИ

пл - пластина; пр - проставка; пер - перех1дний; «вт автомодельниа; * - окремий. ; кр - критичний; I - р!дина; 9 - газ.

Подписано к печати 21.10.93 г. Формат 1/16 Объём 1,0 п.л. Зак. № 485 Тир. 100 экз. Ротапринт ОТИППЛ