Механизмы интенсификации теплоотдачи в каналах и на поверхностях с выемками различной формы. Рекомендации по определению режимов обтекания, расчету гидросопротивления и теплоотдачи, необходимых для создания эффективного теплообменного оборудования.
На правах рукописи Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук ГИДРОДИНАМИКА И ТЕПЛООБМЕН В КАНАЛАХ С ПОВЕРХНОСТНЫМИ ИНТЕНСИФИКАТОРАМИ ПРИ ВЫНУЖДЕННОМ ДВИЖЕНИИ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ 01.04.14 - Теплофизика и теоретическая теплотехника, 01.02.05 - Механика жидкости, газа и плазмы РЫЖКОВ ДЕНИС ВЛАДИМИРОВИЧ Казань - 2011 Работа выполнена на кафедре Теоретические основы теплотехники в Казанском национальном исследовательском техническом университете им. А.Н. Туполева-КАИ. Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Попов Игорь Александрович. Научный консультант: кандидат технических наук, доцент Щелчков Алексей Валентинович. Реализованные схемы теплообмена в теплообменных устройствах традиционных конструкций характеризуются, как правило, низкими значениями энергетической эффективности, что отрицательно сказывается на технических характеристиках установки в целом, вплоть до полной потери выигрыша в КПД от установки теплообменника. Из анализа обзора литературы установлено, что при создании высокоэффективных теплообменных устройств, реализующих вынужденное течение теплоносителей, наиболее перспективным способом интенсификации теплообмена является поверхностная интенсификация, в том числе с помощью систем сферических, цилиндрических и траншейных выемок. Цель работы: разработка рекомендаций по определению режимов обтекания и расчету гидросопротивления и теплоотдачи, необходимых для создания теплогидравлически эффективного теплообменного оборудования на основе выявленных механизмов интенсификации теплоотдачи в каналах и на поверхностях с выемками различной формы. Полученные в работе результаты позволяют: на основе визуализации обтекания выемок различной формы и разработанных карт режимов оптимизировать аэродинамические характеристики тел обтекания, в том числе транспортных средств, а также определять режимы обтекания, на основе которых производится выбор расчетных формул для гидросопротивления и теплоотдачи; разрабатывать высокоэффективное теплообменное оборудование и системы охлаждения для энергетики, машиностроения, химической и пищевой промышленности и т.д. на основе полученных в работе зависимостей для расчета гидросопротивления и теплоотдачи в каналах и на поверхностях с выемками; повысить тепловую эффективность оборудования в 1,1-1,8 раза при соизмеримом росте гидросопротивления за счет применения исследованных в работе интенсификаторов. Полученные основные результаты диссертации докладывались и получили одобрение на Школе-семинаре молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А.И. Леонтьева Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках (Жуковский, 2009, Звенигород, 2011), V Российской национальной конференции по теплообмену (Москва, 2010), Международной молодежной конференции Туполевские чтения (Казань, 2009-2011); Международной школе-семинаре Актуальные проблемы теплофизики и физической гидрогазодинамики (Алушта, 2010); Межвузовском научно-практическом семинаре Внутрикамерные процессы в энергетических установках, акустика, диагностика, экология (Казань, 2011), Всероссийской школе-семинаре молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН В.Е. Алемасова Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении (Казань, 2009), IV и V Российской конференции Тепломассообмен и гидродинамика в закрученных потоках (Москва, 2009, 2011), VI Международной научно-технической конференции Авиация, наземный транспорт и энергетика (Казань, 2011), на научно-технических семинарах кафедры ТОТ КНИТУ-КАИ (2007-2011). Публикации. В главе приведен обзор исследований картины течения, гидросопротивления и теплоотдачи в каналах с одиночными выемками сферической формы и их системами Р. Снидекера, С. Дональдсона, Г.И. Кикнадзе, А.В. Щукина, В.Н. Афанасьева, Я.П. Чудновского, А.А. Халатова, А.А. Александрова, В.С. Кесарева, А.П. Козлова, А.И. Леонтьева, А.В. Воскобойника, М.А. Готовского, М.Я. Беленького, Э.П. Волчкова, В.И. Терехова, С.А. Исаева, Ю.Ф. Гортышова, Ю.А. Кузма-Кичты, К.Л. Мунябина, Ф. Чоу, Э.Д. Сергиевского, Ф. Лиграни, С. Муна, Дж. Обработка результатов визуализации проводилась с использованием программных продуктов Virtual Dub 1.6.0 и Microsoft Windows Movie Maker 5.1 версии 2.1.4026.1. В работе исследовались только турбулентные течения в диапазоне чисел Рейнольдса ReD=rwD/m=(9-27)·103 (D - эквивалентный диаметр канала). Высота канала менялась сменными вставками высотой 2-12 мм, что обеспечивало изменение относительной длины канала в пределах L/D=8,9-48,7.
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
