Исследование процесса пленочной конденсации из парогазового потока на неоднородно охлаждаемых поверхностях

• Автор: Амирханян, Наталья Владимировна
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 120 с. : ил

Оглавление
СПИСОК ПРИНЯТЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1 Гидродинамика
1.2 Конденсация
2. СОПРЯЖЕННАЯ ЗАДАЧА ТЕПЛОМАССООБМЕНА ПРИ КОНДЕНСАЦИИ НА ТЕПЛОПРОВОДНОЙ ПЛАСТИНЕ
2.1 Постановка задачи
2.2 Численный метод
2.3 Результаты расчетов. Сопоставление с экспериментальными данными
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
3. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КОНДЕНСАЦИИ НА ПЛАСТИНЕ И В ПЛОСКОМ КАНАЛЕ НА ОСНОВЕ УРАВНЕНИЙ НАВЬЕ-СТОКСА
3.1 Постанов» задачи
3.2 Численный метод
3.3 Результаты тестовых расчетов
3.4 Исследование процесса конденсации на плоской пластине
3.5 Исследование процесса конденсации в плоском канале
3.6 Течение пленки конденсата в плоском полубесконечном канале под действием сил трения
3.7 Влияние направления вектора силы тяжести на течение в канале
3.8 АНАЛИЗ НЕОБХОДИМОСТИ УЧЕТА НЕИЗОТЕРМИЧНОСТИ ПОВЕРХНОСТИ КОНДЕНСАЦИИ.. 58 ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
4. ТРЕХМЕРНАЯ ЗАДАЧА КОНДЕНСАЦИИ В ПЛОСКОМ КАНАЛЕ, СОПРЯЖЕННАЯ С ЗАДАЧЕЙ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ В СТЕНКЕ
4.1 Постановка задачи
4.2 Численный метод
4.3 Результаты тестовых расчетов
4.4 Влияние геометрии канала теплообменника на интенсивность процесса
КОНДЕНСАЦИИ
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
5. ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ МАЛУЮ НЕОДНОРОДНОСТЬ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ КОНДЕНСАЦИИ
5.1 Обтекание охлаждаемой пластины потоком влажного воздуха
5.2 Течение влажного воздуха в канале с теплопроводной стенкой
Выводы к главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Список принятых обозначений.
u, v, w — продольная, вертикальная и поперечная составляющие скорости;
Uo - продольная составляющая скорости на входе в канал; t - локальная температура потока в канале; t0 - температура потока на входе в канал; tw- локальная температура стенки канала; two - температура на боковой стенке канала; to-two- характерный перепад температур; с - локальная концентрация водяного пара в потоке; со - концентрация водяного пара во входном сечении; с*- - концентрация водяного пара рядом с холодной стенкой; j - поток массы конденсата, образующегося на поверхности пленки, в единицу времени на единице площади; hp - коэффициент переноса массы; а -- коэффициент теплообмена; г - теплота фазового перехода; v — коэффициент кинематической вязкости воздуха;
X - коэффициент теплопроводности воздуха,
D -- коэффициент диффузии;
(3 - коэффициент температурного расширения; g - ускорение силы тяжести; а - коэффициент температуропроводности; а -- угол отклонения вектора силы тяжести от вертикали; q - локальный поток тепла к стенке;

срл/> ^л/- теплоемкость и коэффициент теплопроводности материала стенки;
5л> - толщина стенки;
и, V, Л/— продольная, вертикальная и поперечная составляющий скорости, отнесенные к ио;
I - характерный размер;
_ ио^ - число Рейнольдса;
Рг = — число Прандтля;

о _ - число Грасгофа;

(*« ~^ко)
■ безразмерный прирост температуры в потоке;
гг (V ^ї'о) _
Лг _ ~ - безразмерный прирост температуры на стенке
(Ло ~ Ну о)
- безразмерная концентрация водяного пара в воздухе;
^ ~ р и 2 " безразмерное давление;
Физические свойства веществ, используемые в работе:
Теплофизические параметры меди: плотность р = 8800 кг/м3, теплоемкость ср = 381 Дж/кгТрад, коэффициент теплопроводности А,л/= 384 вт/м*град.
обтекания 1 м/с в разных экспериментах было примерно равно 10-12 г в час. При тех же величинах влажности и температуры окружающей среды, но при скорости обтекания пластины 2 м/с количество выпавшей влаги увеличивалось на 20-30 %.
На этой же пластине также определялось количество влаги, выпадающей на разных расстояниях от передней кромки. В результате оказалось, что на первой трети длины пластины выпадает влаги приблизительно на 30% больше, чем на каждой последующей трети поверхности.
Сравнение результатов расчета и эксперимента
Результаты расчета и эксперимента для описанной выше конфигурации пластины при различных режимах обтекания сведены в табл. 1. Видно, что результаты расчета достаточно хорошо согласуются с экспериментальными данными.
Таблица
1л/. К и к ию, м/с 1% Т, МИН ^эксп Г •-'расі Г
279,0 295,5 1 80 60 10,8 9,
279,0 295,5 2 80 60 12,8 11,
277,0 297,0 1 80 60 11,0 11,
277,0 295,0 2 86 60 16,0 14,
276,0 291,0 1 82 60 10,0 7,
Сравнение расчетных полей температуры и экспериментального распределения приведено на рис. 2.7, 2.8. Видно, что область пластины, удаленная от холодного ребра, сильно нагревается набегающим потоком. По экспериментальным данным, температура мало зависит от координаты X и изменяется преимущественно поперек пластины. Из-за этого конденсация происходит лишь вдоль холодного ребра примерно на половине ширины пластины. По результатам расчета, конденсация идет по всей поверхности