Теплообмін при обтіканні неізотермічних розвинених поверхонь - Автореферат

Національна академія наук України Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наукЗ огляду на це при теоретичних дослідженнях важливим є застосування адекватних математичних постановок задач даного класу, в яких приймається до уваги ряд ускладнюючих факторів, таких як спряжений характер процесів теплопереносу, що протікають в системі “оребрена стінка - теплоносій”, наявність відривних течій, фазових перетворень в теплоносіях, забруднюючих відкладень на розвинених поверхнях і т.ін. Поряд з цим важливе значення має також проведення експериментальних досліджень, які дають можливість отримати детальну інформацію про локальні та інтегральні характеристики процесів теплообміну і, крім того, підтвердити достовірність результатів, отриманих теоретичним шляхом. Дисертаційна робота є узагальненням результатів досліджень, виконаних автором за період 1986 - 2002 р. у рамках планів науково-дослідних робіт: ”Розробити комплекси суміщеного устаткування і системи керування режимами опалення та гарячого водопостачання житлових і громадських будівель з метою ефективного використання електроенергії у нічний час”(Постанова Ради Міністрів України №340 від 02.11.1988 р., Додаток 4, шифр 1.9.1), ”Розробка високоефективних, надійних і з малою металомісткістю теплообмінних апаратів та устаткування з метою підвищення теплової ефективності й екологічної чистоти ПГУ і ГТУ” (Постанова ДКНТ при Раді Міністрів України №12 від 04.05.1992 р., шифр 1.7.1.149), ”Розробити конструкцію ефективного побутового котла, що працює на комбінованому паливі, з метою автономного теплопостачання житлових будинків”(№ держреєстрації 0199U000079, шифр 1.7.1.484), ”Розробка наукових основ розрахунку і проектування термохімічних акумуляторів з фазовим переходом для автономного теплопостачання” (№ держреєстрації 0100U006013, шифр 1.7.1.522), ”Створення і дослідження нових ефективних поверхонь теплообміну та розробка на їх основі компактного регенератора для ГТУ компресорних станцій магістральних газопроводів”(№ держреєстрації 0101U002841, шифр 1.7.1.598). Основна мета роботи полягає у розвитку наукового напряму, що повязаний з дослідженням спряженого теплообміну широкого класу розвинених поверхонь при різних гідродинамічних умовах їх обтікання і наявності ряду ускладнюючих експлуатаційних факторів та з розробкою на основі результатів цих досліджень високоефективного теплообмінного обладнання. Теоретичні дослідження виконано на основі рівнянь гідродинаміки і теплообміну, які описують процеси масо-і теплопереносу з широким використанням методів фізичного та математичного моделювання, чисельного аналізу та розрахунків на ЕОМ.Для ряду класів течій (наявність пограничного шару на поверхні, розвинена течія в каналах, відривні течії в кутових зонах і виїмках та ін.) розвязування спряжених задач можна істотно спростити, в порівнянні з постановкою, яка базується на розвязку загальної системи рівнянь переносу, якщо використати інтегральні методи розвязування рівнянь переносу для теплоносіїв, що обтікають поверхню з довільним розподілом температур. Для течій в умовах формування ПШ на поверхні загальну функціональну залежність для можна представити у вигляді З врахуванням вищевикладеного була розроблена вдосконалена методика розвязування спряжених задач теплопереносу теплообмінних поверхонь, яка складається з наступних етапів: 1) виділення повторюваних елементів конструкції розвинених поверхонь, де умови обтікання ідентичні; 2) розбиття виділеного елемента на ділянки з різними умовами течії та теплообміну; 3) формулювання математичної моделі для виділеного елемента конструкції; 4) використання алгоритму чисельного розвязку вихідних інтегро - диференційних рівнянь; 5) розрахунок локальних та інтегральних теплових та гідравлічних характеристик досліджуваної поверхні. На другій ділянці, де формується перехідна течія та має місце змикання ПШ на сусідніх ребрах, умови близькі до течії в ПШ і для розрахунку використано модифіковане співвідношення Для ребра 3 теплообмін в ПШ на поверхні має дві складові: вільну конвекцію теплоносія і вимушену конвекцію супутнього потоку від ребра 1.Запропоновано узагальнений підхід до моделювання процесів спряженого теплообміну та гідродинаміки на розвинених поверхнях і на його базі виконано комплекс теоретичних та експериментальних досліджень теплопереносу для різних типів оребрення (поздовжнє у неперервному і дискретному шаховому виконанні, плавникове, поперечне кільцеве і розрізне, дискретне нахилене оребрення, зокрема типу “ялинка”, оребрення у вигляді шипів та ін.) стосовно до різноманітних фізичних ситуацій, що характеризуються різними гідродинамічними умовами течії теплоносіїв (вільна і вимушена конвекція, ламінарний і турбулентний режими течії, одностороннє або двостороннє обтікання поверхні), наявністю і відсутністю забруднюючих відкладень та захисних покриттів і т.д.

Основний зміст роботи