автореферат диссертации по энергетике, 05.14.04, диссертация на тему:Теплогидравлические характеристики каналов матриц теплообменных аппаратов

Академ1я наук Украйни 1НСТИ1УТ ПРОБЛЕМ МАШНОЕУД/Е'ЛНЯ

На правах рухопиоу

СМОРСДСЪКА 1ННА ВАСИЛ1ША

ТЕплопдршга характеристики каншв •

МАТРИЦЕ ТЕГШОСШНШХ АПАРАТ1В

05.14.04 - проыисяова теплоенергетмка'

Автореферат дисертац{I на здобуття наукового ступэня кандидата теун1чнкх наук

Харк1в - 1994

ДисертацЗею с рукопис.

Робота' вихонана на кафедр! эагольнсЛ теплот(зхн!ки XapsisobKoro пол1тех.ч1чногз ун!взрситету

На/ковий Kept вник - кандидат техн!чних гаук, доцент

Дввельов Олександр Олександрович

0ф1ц1йн1 опоненти: доктор техн!чних наук, професор

Ккоелвв Олександр 1ванович; кандидат техк1чнкх неук, старияй науковий сп1вроб1тнигк Рябокобилснко lrop Викторович

Пров1дна срган!зац1я - НВО "Турбоатом" /м.Харшв/.

Эахист в1дбудеться__Щ 19Э ^р. о _/^год в аудитор! i

ХГ-го поверху га зас!данн1 сшц!ал1зоваш1 вчено* ради Д 016.22.01 при 1истктутt проблем иашинобудування АН УкраГни за адресов: 310046, Харг-Лв, вул.Дм.Пояарсьпого, 2/ГО.

3 дисвртац1сю кожна озшйсмигиея у <5ибд!отец1 1нститугу проблек машкнобудування АН УкраХни, 310046, н.Харк1в, вул. Дм.Пожарського, 2/10,

Автореферат роз1сланий

Вчений секрегар спэ-ц!ал1ооважм вчено! ради,

доктор техн1чних наук, професор Цалярснко В.А.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Перенесения теплоти а I д одного теплоно-с!я до !нщого б широко розпорсюдашм технолог1чним процосом, що зд!йснюеться в р!зноман!тних теплообм1них пристроях.

Пристрой, що передать тепло, застосовуються у багатьох галузях народного господарства: в теплоенергетиц!, х1м!чн!й, харчов!й промисловост!, металургН, ав!ац!йжй, ракетно-кос-м!чн1й техниц! та 1нш. 1х створення яоляе собою складку задачу 1з-эа сулеречност! вимог, що ставляться до зазиачйнкх пристроив. 3 одного боку, рац!опальна конструкция пристрою, цо передав тепло, повинна забеспеЧити високу 1нтенсившг!ть теп-лопереносу отяе, мал! габарити ! вагу, що виэначаюгь вар-т!сть пристрою, а другого -м1н1мальний г!драил1чний ошр I, в к!нцевому п!дсумку, М!н!)Ш;Ьн! витрати потужност! на перекачку теплонос!я /твплоной!1ъ/, в!д якик залежать експлуата-ц!йн! витрати. Шдставою длй ё№?ору оптимального розп'язку слу-жать теолог!дравл!чн! характеристик!! канал!в, тобто законом!р-ност! розвитку теплообм!ник ! г!Д£одййам!чних процес!в. Вла-стивост! канал!в як елемент! в матргоДь тёпЛообМнкх апарат1в с вих1дними при роэв'язанн! самих р! зномай^них питань эасто-сування хх в р!зних технолог!ях, що ! йизначас постановку на-уковоI задач!,!V актуалън!сть.

Дисертац!йна робота виконуваласЬ йа кафедр! эагально? теплотехник Харк!вського пол!техн!чноГо университету у в!дпов!-диост1 до координац1Иного плану науково-добл!днгос роб!т АН Ук-раКни на 1986 - 1990 рр. за комплексном гфоблемою пТеплоф!з!-ка" / шифр 1.97 /п.4 "Досл!дитй на ф!зиЧних 1 математичних моделях процеси г!дродинаи1ни та теплообм1ну в каналах ! элементах енерготехн!чмЪс ! ензрготенолог!чних установок".

____Мета_роботи. Ёйвчення тепло г! дравл!адих характеристик канал! в матриць компактних теплообм!нник!в з пластинчасто-ребри-сткми поверхними теплообм!ну та. поверхняш теплообм1ну з тур-бул!эаторами.

Наукова новизна:

- для ранте доел! дяених пластинчасто-ребристих поверхонь трьох тип!в введениям додатаових' параметр!в отримано узагаль-

нвкж критер1альн! залежност! для чисел Нуссельта та Ейлера, грунтуючись ш окрзмих залежностях виду £ис/(&} !

- сформульована матеиетична модель I розроблена методика чисельного експериыенту для ыагриць э шаховим рсзм!щенням ребер; - залропонована нова поверхня теплообмену з шаховим не-сиыетричним розм!щеннял ребер} - у результат! чисельного експериыенту визначон! теплог1дравЛ1чн! характеристики матриць з симетричшм 1 несшетричшм размещениям канал1в;биьш ефек-тивними виявились матриц! а месиметрцчним розмещешям каналов;

- !з екслерименталького дослйдеэодя <?дгржан1 теплогодравл!чн! характеристики цил!ндоияшх; «>Ш|£ал.1в. з внутренними попе рецикл и ребрами-турбул1заторамй,; - грунгуьчись на проведеному ф1зич-ному експеримент! I дрсл^мшх (ШКх !нших автор!в одержан! узагалькююч! критериальна э&лэяност!, що враховують вшшв На число Нуссельта чотирьох вдрадояц^в, на число Ейлера - трьох параметр!в.

Основш результат роботи достатньо повно опубл1коваи! в шести иаукових працях. Особистий внесок здобувача в ц! прац!: - участь в про веде щц експериаенту, опрацввання та узагальнення досл!дних даних /1,3/; - роэробка методики узагальнення дослхдних даних, о де ржаная узагальнених залежнос-тей ! написания стагг!/<1,5У; - розробка ыатеыатично* модел!, проведения чисельного експериаенту та узагальнення результате чисельного експеpio.seнту /6/.

0йМ<тич!1а_ц1нн1ст.ь роботи- визначаеться: - одержанням для трьох тип!в пластинчастр-реб^иртда повеихонь теплообм!ну уза-гальншчих критереальнйх р1вняь;г>л щр вкзначають числа Нуссельта та Ейлера при лаы!нарн!й течН: теодонос!я;- отрим&нняи за допомогою чисельного експеоименту поргвняльних даних з тепло-г!дравл!чних характеристик пластиичасто-ребристда поверхонь з сиыетричнш ! несиметрмчниы розшщенНян канал!в; - результатами узагальнення даних ф1эичшх експеримент!в /власних та. !ншкх авторов/ иодо виэначення теплог1дравд1чних характеристик цйиИщр!чкмх канал1 в з! штучно» шорсткхстю у вигляд1 поперечная гилырвях ребер.

Шрд^кшсть рэзультат1в 1 обгрунтова.и!сть висновк!в эу-мовлош п.\-¡свагним щодо явнц, як! розглядаються, вийором ма-тематтшс чхдзяей, задов!льним погодаанняы результат!в роз-рахунад;"" .•копзрадгнту з ф!зичними ексдериментачи.

4

_Апробац1я_робо£Ил Осювш розд1 ли роботи допов^дались - на 2-й Всесоюзной пауковil! колференцй' " Проблеми енерго-тики та технолог!z" /1987 р., Москва/; - на республиансь-ких туково-техн1чмк конференциях "Математике моделшашш процесхв i кснструкцгй ензргетичнгес i транспортних турбпшюс установок в системах ix автоматиэованого проектупання/19С8, 1991 p.p., Зм1йов/; - на cenmiapi /шифр 590-22/ "Моделю-вання та удосконалення технологичних П1>оцзс1в в теплоэнергетик" /1990 р., Kai в/.

Sl'öJiiKagir. 0сновн4 результата дисэртацШю'! роботи викладено в шести статтях.

Дисэртац1йка работа складае-ться i3 вступу, 5 роздШв i висновку, списку л^тературних дасерел i3 III наГменувань.

Робота виконааа на 172 сторпдаах глашинописного тексту, Мстить 64 рисунки, 7 габлиць, усього 241 стсршки.

3MICT РОБОТИ

0§Eüiü3_BS2fii5 прнсвячвно огляду лхтературнюс дкарел за гвыою роботи, а такок постановц! задач!. Деталь.-, розгляну-то теплог1дравл1чн1 характеристики канал1в pi зиопо типу i розрахунков! метода Ix визначення. Грунтуючись на акал1з1 опубл^кованих праць робиться висиовок про дощльтсть при визначенш те пло г i драп л i чних характеристик поряд э досланный методами аизсористовувати чисельний експержэнт.

приведено огляд чисельних методов ви-значення поля тиску п1д час теч!I в'язко! piдини в каналах. Для визиачення поля тиску немае явного р1вняння, тому cnociö його визначення нз е очевиднш.

У роботi розглянуто pisHi метода виэнвчення поля тиску. Описано два матоди эиэначення поля тиску яри розв'язанш пов-нпх piBHßHb Нав'с-Стокса: переходом в1д рхвнянь у ф1зичних зыпзних до pi в нянь для функцГГ течП I завкхрзност! та метод контрольного об'сиу. Приведено нетодй визначення двоаншрнчх пол!в тиску, грунтукчись на частково парабол1эованкх р!внян-нях Нав'е-Стокса, запропован! Касалом i Сагелi, Протопоп i Сполдшгом, Чил1кур1 i Плетчером. Описано також ряд кетод!в роэв'япку частково параболхэованих ргвнянь при визначенш

одновишшого розпод1лу тиску, як1 грунтуються на припущеши, що поздовкня шиидк1сть в 1-му перер131 каналу о про по рЦ1 опальною до градхснта а цьому перер1э1 :)^ • В1дпо-в!дний алгоритм визначення одновимхрного поля тиску викорис-тано в собот1 при чисельному досл!дкен1 теплопдравлхчних характеристик пластинчасто-ребристкх поверхонь. Прилускаючи, що I поперечна швидк1сть с пропорциональною до поперечного градиента тиску ^¿^¿(ду);, розглянуто р!шення парабол!зова-но1 системи р1внянь маршовим методом. ПорГвняння чисельного розв'язку з досл^дними даними Ванга та Лонгвела для каналу пост1Яного перер!эу дало задовоьш результати. 1з отриманого розв'язку випливае , що в "подовжених" областях поперечним град1ситом тиску можна зиехтувачи.

приведено дан1 узагальнення в1домюс окремих досл!дних залежностей для чисел Нуссельта та Ейлора. Розглянуто три тили пластинчасто-ребристих поверхонь теплооб-м1ну: э довгими ребрами, короткими уриваними ребрами та з ша-хоиим розм1щенняа коротких ребер. Для цих трьох тишв поверхонь проведено узагальнення 27 окремих критер1альних эалежно-стеП вигляду НцгАКе^Рг~3» Ей-Вйе""" • одеряияих для матриць, що в1др1зняються крокаыи м!ж ребрами, довжиною ребер, в1д-станню м1ж пластинами. Спочатку досл1ди були опрацьоваш у вигляд1 Ыи-^ (Яе як це заведено у^теоретичних досл1дяен-нях для стабШзовано! течи. Для Ре у1 <7'отримано^|ц»2,7= » Con.it , що зб^гасться з>в1домими даними. Одн^ш при Ре"^ >7 спо-стер1гався пом1тний розкид чисел Ни /приРср>60 до 40$ /. ТоМу було використано безрозм1рний аргумент ^^ вико-

ристовувався в роботах 1}Ш /Мигай/ для неусталених теч^й. Введения цього аргументу дозволило апроксимувати дослшИ да- . н1 для пластинчасто-ребристоI матриц! э в1дносно довгими каналами в1д 10 до 70 з похибкою, що не перевищуе 1355. При узагальненн! II окремих р!внянь одержано /Рг=1/

Для поверхонь теплообм!ну з короткими уриваними канала-!:; / -р «1,2. ..2,1/ 1 поверхонь э сахопш розм1вденням ¡^ ' V

»л _ _ . _ _ | | Г| _ I

/£/<1^=1,34. ..2,1/ знайдано вгдповхдно /Рг=1/

.одиЫЭД гмкьрН^йсо

Формула /2/ узагальнкзе 10 окрешо; залежностей а похибкою 12%, формула УЗ/ - 6 залежностей з похиЗкою'П/С. Введения додатко-вого аргументу дозволило усереднити онреых эалежност! з прий-нятною точжстю та одертати узагалькюючх г*орлули.' Порхвняння цих форлул показуе, ¡до, наприклад, =Ь00 числа К'и

для поверхонь э уриваними каналами та повэрхонь з шаховим розмхщенням ребер вищх значбнь Мц за формулою Л/ Усуциьнх довгх ребра/ вхддовхдно на 49% та 60%,. пхдвидення ефентив-ностх теплообмхну - насл1док стоншекнч пограничного шару па обноплюваий уривашй посерхн! теплообмену та турбул{,зацх'1 потоку, що такоя викликано поел:довниа розшщенням каналхв. У випадку шахового розмщення ребер посилоеться такок яеремшу-вання потоку.

При узагальшнш досл1дккх даних з ггдравпгчного опору як додатковий аргумент викориоговувалось спхвзхдноызшя плод! по-верхш те рая до шющх поперечного перерхзу каналу р .

Такий симплекс був з усгпхсм бикористаний у робот: Чирандаив1 при узагальнэшп досл1дних даних каналIв рхэно! {«ши Утрале-ц1епод!бних, прямокутних та хн./. ОкрепI критерхалыи залеж-ностх узагальнен1 формулами:

у випадку коротких уриваних канал¿в

для довгих канал 1 в „.,'■'

л, ■

Формула /4У узагальнв« 7 окремих залежностей з похибкою 10%, формула /5/ - 10 залежностей э похибкою 11%, формула /6/ -10 залежностей з похибкою 20%. При Яе =800 коефхц1ент г1драв~ л1чного опору канал 1 в э иаховим розшщехшш ребер на 1% вице коеф!ц1енга опору уриваних канал1о, то привищуе коефхц1ект опору канал 1 в з гладкими ребрами пскблизио у 1,5 рази. Пор1в-няхшя трьох тишв поверхонь за допомогов фактора аналоги Рей-нольдса показ ус разом с гям, що наймет ефективнов с поверхня з довгкми ребрами.

Перв1сн1 досл1дн! даш йукаускаса та Дюгащи з Г1дравли-чного опору каналу м!* паралельними пластинами були опрацьо— ван1 за допомогою двох методов: э використанням аргумента 1, як рекомендують автори - У першому випадку похиб-

ка апроксимац!!' виявилась р!вною ± 14,9?£, у другому -±23$. Цэ пор!вняння дозволяв зробити попередн!Й висновок щодо переваги обробки досл!дних даних з г1дравл1чного опору теплообм1ник!в 1э застосуванням параметра /р.

приведено результат« чисельного эксперименту по визначэнню теплог1Дравл1чних характеристик плас-тинчасто-ребристюс поверхонь з шаховим симетричним 1 несимет-ричним розкпщенням ребер. Для пластинчасто-ребристих матриць е характерн1 иол! роз«!ри попереднього перер1зу канал!в, коло дек1лькох ыЫметр!в. Тому чисельн! досл!дження течП проведено для лам!нарнсго режиму. Пдродинам!чна 1 теплова задач! форыулювались в парабол¡зоважй постанови!. Вих!дна система диференц1альних р!внянь м!стила р1вняння руху, суц!-дьност! та енергй'. Днференфальн! р!вняння апроксуыувались к!нцевиии р!эницями за неявною схемою. Система р1зницевих р!внянь розв'язувалась методом прогонки. Розпод1л тиску в напрям! течН визначався за допоыогою !нтегрального р!вняння збер!гання маси.

Як тестову розглянуто задачу про теч!с в необмегшому плоскому канал!. Встановлено, що максимально значения швид-кост! на ос!' каналу, що дор1внюють 1,5 в1д евредньо! швидко-ст!, досягаоться на в!дносн!й в1дстан! Х/'(Н^)=0-,05, цо зб1-гаеться з в!домйми тзоретичнши даними в1дносно довшши делянки стаб1л!зац!Ь Проф!дь швидкост1 стабШзовано* течП зб!гаеться з теоретичним парабол!чним. Безрозгарний град!онт т^рку стаб!л1зовано1 теч!У також зб!гаеться з теоретичним

=12. Розпод!л чисел Яи пор!внювався з досл1дншн данями Мигая. Розб1г для середнього зшчення станоапть 4.%. Таким чином, пшйнята матеыатичиа ыодель^у вигляд! парабол1-зованкх р1внянь- та ¡¡х к1нцаво-р!эшщево подання забяспочус необх!дну точн!сть розрахунку геплог1дравл1чних хар'-^тлетнк.

Чмсельний експеришнт пря вкзначенн! теплогхдргг'^адчх характеристик пластинчасто-ребристих поверхонь э иг.. -•> роз-

м!щенням ребер проведено у широкому д(апазон! зм!ни геомет-ричних 1 режимних параметр!в: ширина канал!в H зм!швалась в!д 3 до 10 мм, довдина ребер S в!д 12 до 45 мм, числа Re -в!д 150 до 1000, число Pf приймалось р!вним I, 10 i 100. Усьо-го проведено 80 чисельних експеримент!в. У роэрахунках виэна-чались профШ поздовжньо! та поперечно! ШвидкостеЙ, ПрофШ температури, числа Нуссельта, град!бнт тиску ! коеф!ц!ент опору.

У звичайних матрицях з шаховим р0зм!щенням ребер iHTeHcl-ф!кац!я теплообм!ну в!дбувасться Частково за рахунок обновления примежового шару на уриваних коротких ребрах, частково за рахунок б!льшого перемгпування потоку та вир!внювання Його температури. Запропонована нами модерн!зована матриця з! зм!ще-нням кожного ряду ребер по вгдношенню До попереднього на 1/4 крону м!ж ребрами передбачвс пссилення перэм1шування потоку. Розрахунки показали на достаткьо високу ефективн)сть цього простого конструктивного розв'язку.

При шахову симетричисму розм!щенн! ребер розпод!л швид-кост! у попере«!ному перэр!з$ канал!в îctotho в!др!зняеться в!д проф!лю швидкост! в ц!лин!. Завдяк» зм![ценнп ревер на половину ширини каналу в епюр! швидкостг на ос! каналу, виникае Провал / рисунок , поз.а/, який дещо зглежуеться Неред вих!р-нии перер!зом. Проф!ль швидкост!, почшакотг з 3-4 ряду ребер» практично стабШзуеться. Аналог tuno розвиваетьсй проф!ль температури. Поблизу вхiдного перер!зу по ос! сшетр!! каналу температура потоку эростае майжа до температура ст!нки за рахунок впливу попереднього ряду ребер /рисунок , поэ.б/. Перед вйх!д-ним перер!зом- розпод!л температури дещо эглшяуЕться, залишаю-чись в ц!лому достатньо нер1вном!рнйм. Ядро потоку поэа Його центральноючастинйй залишаеться все ще слабо прогр!тим.

Б!льш спрятлив! умови для перем!щування потоку створяють-ся при шсиметричному роэтащуванн! ребер. Iii пор! вняннй розпо-д!лу температур при сшэтричному та несшетричноыу роэм!щенн! ресУер гидгга /рисунок , поо.б/, що в другому випадку досягаеть-сл (Члг аи?! проrpi в усьго ядра потоку |з-за floro !нтенсивного п?тзем 1 пгуцгиum /рисунок а , б/. 1{3 зумовлно ! б!лш високу !н-"~г?и--<п!сть таплообм!ну в канал?'що кесиметрично розм!щу-Х-! Лги H /S - 0,0V ... 0,25 -гасло Яи при нэсиметрично

9

Роэпод!л поздовлшъоI швидкост1 и I температуря Ь по ширин! канал!в на входг в |-т! ряди ребер Уцифри ва кривих - номера ряд:в ребер/ Ц ~ 5 мм, £ = 20 мм, £ен = 500

_ .. Симетркчш какали

Саметртчш канали

| ОД

У 01

н ^

ф

А

* У5-7

0,8

0,6

10,4 н

0,2

0 (У? 0,4 0,6 0,8 4,0 4,2 4,4

Несдаетричн! канали

Й т ✓

■ г

N

У.

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 « 4,4 4,Б

и--

о о,г о,ч о,б о,8 о

Нескметрнчн! канали

0,2 С,5 0,8 1,0

Рисунок

розмщених каналах приблизно на 50$ вице, н!ж при симетрич-ному розмщенш. Анализ показуе, що picT 1ктенсивност1 теплообмену для даного типу матриць зумоалюеться значениям уэага-льнюючого параметра .

1з зшстанням цього параметра 1нтенсивн1сть теплообкину зменшусться. Пои однакових значениях цього параметра число Нуссельта у матрицах з несиметричними каналами в 1,25 - 1,6 рази б1льше.

Пдравлгадий onip при несиметричноыу розм1щенн1 ребер мо-же бути i вищим /при щ-е-<.0,01/ i нижчим /при щ£>0,01/ по-рхвняно з ометричнш рс зм i ще нням.Зро стання к1лькост! теплоти, яка выводиться, зумовленох значениям середньомаеово'х' темпера-тури на виход1 Í3 матриц! при несиметричному розмщенш ребер i величина параметра 0,008 супроводаусться такоя зро-

станням riдравлгчного опору. Однак зросгання теплозйому опе-реджуе збхлылення опору.

викладен1 результати експериментально-го Досл1ддення теплообмхну в канал1 круглого nepepi3y 3i штучною шорстк!стю.

Для теплообм1ннин1в, у яких поверхня теплообм!ну o6iiKa-сться з пер1одичними в1дривами, розрахункове визначення теп-лог1дравл!чннх характеристик ускладнеио. Нэдостатня доскона-л!сть розрахункових метод1в примушуе вйэначати теплог1драв-' л!чхй характеристики переватою до сл i дням шляхом.

У робот i експериментально досл!ддено канал 3i штучною oopcTKicTO у виглядх виступ1в-турбулхзатор1в, як! е ефектив-ним засобом штенсиф1кацп теплообм1ну. Утворвння вйхрових зон за виступами сприяе генэрацП турбулентних пульсацхй в потоц!, щс супроводжувгься пхдсиленням теплопереносу. Ilepio-дичний в1др«в, прсднання i лодальший розвиток применювого шару 1нтенсиф1кус теплообмхн в результат! впливу двох факто-pie. По-перше, внасл1док перходичного обновления примежово-го тару в!дбувасться floro стоншення, по-друге, у зв'язку з тим, що в облает i приеднахшя потоку теллообм1н в!др1зня-сться еисокор 1нгенсившсгю i3-3a його/тобто приеднання/ нестсфоиарностх. Ведомо, що перерхз приеднання примежового пару безперззно перемгдуоться в деляШ облает!, що зумовлюс 1.ля г'-.' c-ííftCTi н с^вдньому бьчьп тонкий лам1нарний

И

п!дшар i б!льш високу теплоправ{дн1сть.

Мхрна д!лянка каналу в икона на i3 tohkoctîhhoï / <Г=0,ЭЬш/ труби довжиною 500 мм з BHyTpiaiHiM дгаметром 60 мы. Труба назвалась електричним струмом. Температура стшки вимгрювалась 50 термопарами. Температура пов1тря на вход! вим1рювалась ртутним термометром з цЫон под!лу 0,02°С; на виход! - 10 термопарами встановленими по рад!усу нер1вном1рно. Шорстк1сть труби зд!йснювалась за допоыогою к!лець Î3 стального дроту д!-аметром 1,8 мм та 3,0 мм. l

В!дносна шорстк!сть ¿J" 0,03 та 0,05 прийнята в облает! ÏÏ оптимальних значень. Кроки установления турбул!затор!в t , прийняти piвними 62,5,83 та 125 mi, в!дпов1дно в!дносш значения крок!в^ при -j-=0,03 сташвили 34,7, 46,1 та 69,4 при = =0,05 - 20,8, 27,7 та 41,7. Таким чином, дослали проведено з Ш1стю oapi антами MipHoï д!ляши.

На в1дм!«у в!д в!домих po6iT, у яких досл!даувались канали в аналог 1чною шорстк!стю та схожими j'ï геоыетричними параметрами при стабШзованому та або турбулентному режим! теч!ï J Re > ioV, або лам!нарному режим! / Rè < 2«10э/ у виладку, що разглядаеться, досл!дн! даш отримеш!, по-перше, для коротких KananiB з -g- =8,33, т.обго на нестабШзовашй д!лянц! течй', по-друге, при числах f?e в д!апазон1 З,51103...ю'< , що визна-чае перехщеий режим течп. Ця область чисел Re за л1тератур-ними даними.е найб!льш сприятливою з точки зору сп!вв!дношення mîk !нтенсившстю теплообм!ну та величиною г!дравл!чного опору. IIIiCTb cepiH досл!д!в, у яких варшвались лише числа Re , уза-гальнен! критер!альною залежн!стю:

Nu *(o,oo7flStO,iSS'j: п f

Прийнйта в /II/ л1н!йна залежн1сть В1Д п!дтверджуеть-оя в!домими мсл!днши данный. Грунтуючись на проведених досл!-дах^при =8,33, а такоя досл!дах Мигая при -|г- =43 та

■д. =50, встановлено залежш сть_ Nu. в!д в!дносдо1 довяини каналу. В результат! критер1альн! : р1вняння одержано у вигляд!

Nu»(0,0^+0,2«¿JRe (■£] [jj /8/

При середн!х значениях параметр1в у про вере ному досл1даенн1 !нтенсивн!сть теплообм!ну в канал! a турбуЯ!!эац1е» протонного шару на 40% вище, н!ж у гладкому каналК

Г!дравл1чний ontp каналу з к!лЬцевою шэрстк1ст» досл!джу-вався на модельн!Й д!лянц! при '/cL =25 t тих яа значениях k/dL . t/h. i що при вивченн! теплообмену* Одержан! в шести сер!ях досл!д!в дан! разом э доел!днями данями Мигая уёагаль-нен! критер!альним р1вняннш , -

/в!д числа Re коеф!ц!ент опору tnopcíKof труби да валейить/. Погодження розрахункових залежностей э оиреыим» досл!днши да-ними !нших досл1дник!в Доха, Кал1н1на, Дрейцзра, Ярхо, Мигая/ эадов1льне, що дозволяе рекомендовать отрйаая! !нтерполяц!йн! критер!альн! р!вняння для прогноэуваннЯ теллоНдравл^ЧнИх таран-тер.четик компактних теплообм!нник!в э турбул1зац!ею теч!! в круглих каналах з! штучною к!льцевою mopcTkicrn.

Висновки:

1. Проведено узагальнення окремих залежностей" дл№ тепло-г!дравл!чних характеристик трьох тип! в пластинчасто-ребристих поверхонь з довгими ребрами, з короткими уриваними- ребрами I з короткими ребрами при шаховому Кх роэм!щенн1. Узагальнення окремих залежностей по тешюобм!ну зд!Йенено эа допомогою параметра ; окрем! залекност!; ко р!дравл!чному опору узагальнен! на основ! параметра F^/P J отриман!' ш!'оть критв-р!ал.ьних р!внянь узагальгамоть коло 60 окремйх вйраз!'в»

2. Грунтуючись на уэагальнююЧйх йрйТ9р1алЬних р!вняннях для Чисел К'ц пластинчасто-ребристюс поверхонь теплообм!ну отримано, що, наприклад, при соредньому значенн! =600 числа Ни для поверхонь з уриванши каналами та поверхонь з шахо-вим розтащуванням ребер вище значень ^U. ДЛЯ поверхонь з довгими ребрами в!дпов!д1'о нл 49% 1 6С$.

3. Для трьох розглл:гутих матриць пластинчасто-ребристих поверхонь фактор» л.нп; 1-ейнольдса нижч!, н!ж для трубчас-тих поверхонь: -

у випадку швхон''. • , озташування ребер О.н=7,05, у випад-ку коротких ребер П., для довгнх ребер 0.,, =3,58; труб-

ста пов(3|1х.чя топ.и>'. • "le =8,С2 /розрвхупкн виконан!

3

при Кг «=800, -£р=3/. 1з наведених даних випливас, що ана-лог!я Рейдальдса п$рушуеться в сприятливу для пластинчасто-ребриотих повэрхонь сторону п!дсилення !нтенсивност! теготооб-м!ну по в1дношенню до переносу к1лькост! руху.

. 4. Для найй4лыа ефективноК пластинчасто-ребристо!' поверх-н! о шаховим ро8м|щенням ребер проведено чисельний експеримент при сяметричному та наеиметричному розм1щенн! ребер. Встанов-лено» що эа рахунок зм1!Ц9ння ребер в!д одного, ряду до !ншого ро8с1канчя потофг в!дбуваеться щоразу у новому м1сц1, що 1с-тртно пол1щцув його перем!щування та сприяе !нтенс!ф!кац1! теплообы!ну. При эм1н! параметра у межах в!д 0,004 до

0,03 числа Ни для модиф! ковано 4' матриц! з несиметричним роз-м!щеннш. ребер зростае пор1вняно з вар!антом симетричного рог^ ы1щалня в1д 25 до 62Я.

6, Показано, що свредньомасова температура на виходх !з матриц! /розрахункй виконан! для семи ряд!в ребер/ при неси-метрично(иу тсэм!кенн1 ребер пом1тно в ища, н!ж при симетрично-ыу /при « 0,004 в 1,66 рази/, означае, що I к!льк!сть

передано! те плот и також буда в!длов!дно б!лылою, при цьому, однак, г1дравл!чний оп1р зростае п'ов1льн1ше /при "Цо^" О,ОС» в 1,21 рази/. При великих значениях параметра та- /до 0,03/ середньомасова температура у вкладку не симетричного вар!анта зростае незначно /приблизда на 4 %], однак г1дравл!чний оп!р стае ыеншэ с!дравл!чного опору симетричного вар!внта на 20 %.

6. Встановлено, що при пор!внянн! матриць лише з несиметричним рози1щенням ребер б!льи ефективними стають матриц!

з. великим значениям параметра , наприклад, при зб1льшенн! ^в!д 0,004 до 0*03 число Нуссельта зменшуеться на 7 %, ал1 йри цьому г!дравл1чннЙ оп!р падае в 2,5 рази, а середньомасова температура зб1льщуеться в 1,5 рази.

7. Проведено експериментальне досл1дження теплог!драв' ' них характеристик круглих канал!в з! штучною к!льцевою шорсч-к!стью в облает! переходного режима течп / Йе ■ 3,5'Ю3.. ,10^/. Отримано крит9р!альне р!йняння, що встановлюе залежн!сть чи<

ла Ми в!д чотирьо* неэалежних зм!^их: числа ^е , в1дносно'1 шорсткаст1 , в!дносного крону ^ 1 в!дносно1 довжини каНалу . При середн!х значениях = 7*Ю3, = 0,04;

4г— = 45 I -4- = 8,3 число ^ц для каналу з турбул:за-

14

торами на 40% вище числа Mu гладко i труби, Отркмага таксзк критер^альну залеж^с^ь к^ефхц^ента опору bíf, трьох безроз-мiрних аргументов д"»7Г * визначения оптим&льних reo-» метричНих параметров каналi в 3Í штучюв шорстк icrio /турбул1-заторами/^роврдено noppi вн^лып розрахунки, в яких шзнача-

лксь fc »ÄT.'Ä/fo ' Д 'To'V¿/V *еллсобм1ннпка,

нулем поэначеш параметра гладко i труби/ з використанням дос-л!дних даних Коха, Калinina, Дрейцера та Ярхо, Мигап.

Основний зм!ст дисертацН опубл!ковано у таких працях:

1. Савченко'.ШМ., Канинос И.В., Шевелев A.A. ¡Волков Б.И., Павловский В.Г., Ганжа Н.Г. Теплообмен з коротком канале круглого сечения с турбулизацией пограничного слоя /УЗнесг. машиностроение.-1968.Вып.45.-С.63-67.

2. Калинос И.В., Савченко Н.Й., Шевелев A.A., Кошман Г.В., Павловский В.Г. Гидродинамика и теплообмен раэвизающегОся ламинарного течения в плоском какале//Энерг. машиностроение.-1969,-Зьш.47.-С.61-65.

3. Савченко Н.М., Калинос И.В., Шевелев A.A. _Тепло гидравлические характеристики каналов с турбулизацией. присте'йной области течения //Эвдрг. машиностроение.-1992.-Вьш.52.-С.31-37.

4. Калинос И.В., Шевелев A.A. Обобщающие зависимости для тепло-гпдравлических характеристик пластшгчато-ребристых поверхностей теплообиекниковУ/Экерг. машиностроение.-1992.-Вып.52.-С.49-56.

5. Калинос И.В. «Теплообмен в канале с искусственной шероховатое-, тью при переходное режиме течения //Здарг. машиностроение.-1992.-Вып.52.-С.89-91.

6. Аль Юсеф Исса, Калинос И.В., Шевелев A.A. Математическое мо-до л про панне теплообмена в пл о с к о пар алло л ь них каналах с разнесенными пластинами // Математическое моделирование и вычислительный эксперимент для соворвенсчЕования энергетических ■ н тт.анспортних турбоустпкогюх в процессе исследования, проск-гировашя, диагностирования и (евотсюго функционирования: JC3. дскл-. респ. гауч.-гехн. , Змкзз, 18-20 сент, Т'-ЯТг,., Х.15*;Ков: Ин-т проблем ыалшнос троения Aií Украины, 1991.-ЧД,-