Теплообмін та аеродинаміка плоских поверхонь з пластинчасто-розрізним оребренням - Автореферат

Національний технічний університет УкраїниНауковий керівник: доктор технічних наук, професор, Письменний Євген Миколайович, Національний технічний університет України „Київський політехнічний інститут”, декан теплоенергетичного факультету, завідувач кафедри атомних електричних станцій і інженерної теплофізики Офіційні опоненти: член-кореспондент Національної академії наук України, доктор технічних наук, професор, Халатов Артем Артемович, Інститут технічної теплофізики Національної академії наук України, завідувач відділу кандидат технічних наук, доцент, Турик Володимир Миколайович, Національний технічний університет України „Київський політехнічний інститут”, доцент кафедри гідро-аеромеханіки і механотроніки Захист дисертації відбудеться „06” жовтня 2009 р. о 15 годині на засіданні вченої ради Д 26.002.09 в Національному технічному університеті України “Київський політехнічний інститут” за адресою: 03056, Київ, пр. З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут” за адресою: 03056, Київ, пр.В роботах Дульнєва Г.А., Тарновського Н.Н., Чернишова О.О. показано, що порівняно з рідинним та випарним охолодженням його ефективність невелика і для її збільшення на практиці широко застосовують традиційні конструкції малогабаритних розвинутих теплообмінних поверхонь (радіаторів) - пластинчасті, гольчасто-штирьові, петельно-дротяні (Легкий В.М., Домніч В.В., Смагіна О.М., Боса Н.В.), які все менше відповідають сучасним вимогам ефективного відводу надлишкової теплоти, вартості та технологічності конструкцій. Цим вимогам відповідає розроблена в НТУУ „КПІ” поверхня з пластинчасто-розрізним оребренням. Поставлена мета досягалася шляхом вирішення наступних задач: Експериментально дослідити середньоповерхневий конвективний теплообмін і аеродинамічний опір плоских теплообмінних поверхонь з пластинчасто-розрізним оребренням з коефіцієнтом оребрення ? = 10,6, 18,6, 24,0 в діапазоні чисел Рейнольдса Re = 1000…12000; Узагальнити експериментальні дані по середньоповерхневому теплообміну і аеродинамічному опору у вигляді залежностей, що відображають фізичні особливості процесів, які мають місце при поздовжньому омиванні повітряним потоком плоских теплообмінних поверхонь з пластинчастими і пластинчасто-розрізними ребрами; Підтвердити отримані результати течії і теплообміну пластинчасто-розрізної теплообмінної поверхні за допомогою числової моделі побудованої з застосуванням сучасних програмних комплексів.У вступі обґрунтована актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовані мета та завдання дослідження, викладені наукова новизна і практична цінність, представлені дані з апробації результатів і особистий внесок здобувача у виконаній роботі. Наведені основні залежності для розрахунку інтенсивності тепловіддачі, та аеродинамічного опору, які були покладені в основу методик розрахунку та оптимізації параметрів найбільш пошириних типів поверхонь в умовах примусової конвекції (Бредшоу П., Кутателадзе С.С., Мигай В.К., Стасюлявичус Ю.К.). Огляд літературних даних показав, що неможливо здобути єдиних узагальнюючих формул для розрахунку гідродинамічних характеристик турбулентного потоку в каналах різної геометричної форми, внаслідок впливу різноманітних факторів, а саме наявності застійних зон в вузьких частинах каналу, конвективного переносу, що визваний рухом конвективних вихорів і вторинними течіями.Дослідження теплообмінних поверхонь в умовах вимушеної конвекції виконано в аеродинамічній трубі відкритого типу з прямокутним перерізом. Досліджені поверхні виготовлені з міді, мали плоску основу з розмірами LXL = 70х70 мм2 товщиною d0 = 3 мм, до якої припаяні пластинчаті ребра. Дослідження проведені для трьох типів поверхонь, які відрізнялися кроком між ребрами s = 6,9, 2,5, 4,5 мм, товщиною ребра ? = 1,4, 0,55, 0,55 мм, кількістю ребер Z = 11, 24, 17, повною площею поверхні Fп = 603,3, 1325,0, 894,2 мм2 і позначались Тип І, ІІ, ІІІ відповідно. Поверхні ребер кожного з типів розрізалися на відносну глибину hp/h = 0,4; 0,6; 0,8, в результаті чого утворюється набір розрізних частин ребер (“пелюстків”) шириною b = 5,7 мм. Дослідження по вимірюванню турбулентних характеристик потоку повітря (середніх в часі швидкостей потоку і пульсацій швидкості) і візуалізації течії виконані на моделі, що повністю імітує тепловідвідну поверхню за формою основи і ребер, але виконану в масштабі 2:1.Дослідження закономірностей конвективного теплообміну та аеродинамічного опору теплообмінних поверхонь зводилося до визначення залежностей чисел Нуссельта Nuk = ?кde/l і Ейлера Euн = ?P/rwн2, розрахованих, відповідно, за середньоповерхневими конвективними коефіцієнтами тепловіддачі ?к = Q/FП?Т та втратам тиску ?Р при прокачуванні теплоносія через теплообмінну поверхню в інтервалі чисел Рейнольдса Reн = 1000...

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ