Гидродинамика и теплоотдача в отрывных зонах трубных пучков при внезапном расширении канала

• Автор: Лошкарева, Елена Анатольевна
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Калуга
• Количество страниц: 137 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
1. Введение

Глава 1. Современное состояние вопроса, постановка задачи

1.1. Отрывные течения

1.1.1. Основные положения теории отрыва

1.1.2. Обзор методов исследования отрывных течений

1.1.3. Физические представления о теплопередаче в областях отрывного течения

1.2. Гидродинамика и теплоотдача в отрывных областях, вызванных наличием различного рода препятствий в потоке

1.2.1. Каверна (вырез, траншея)

1.2.2 Прямой уступ

1.2.3 Обратный уступ

1.2.4 Ребро
1.3.Гидродинамика и теплоотдача трубных пучков
1.3.1. Гидродинамика и теплоотдача от кругового цилиндра, обтекаемого в поперечном направлении
1.3.2. Гидродинамика и теплоотдача трубных пучков
1.4. Выводы. Постановка задачи
Глава 2. Аналитическое решение задачи
2.1. Расчет комплексного потенциала для случая истечения
жидкости из точечного источника в плоско-паралельном канале
2.2. Расчет комплексного потенциала для струи в плоско-
паралельном канале
2.3. Модель плоско-паралельного струйного течения идеальной жидкости
Г лава 3. Численное моделирование
3.1. Математическая модель
3.2. Постановка задачи для численного решения
3.3. Результаты численного решения

3.3.1. Влияние скорости набегающего потока на характер течения
и теплоотдачу за уступом
3.3.2. Влияние шага решетки на основные гидродинамические свойства и характеристики теплообмена
3.3.3. Влияние ширины уступа на основные гидродинамические свойства и характеристики теплообмена
Глава 4. Методика проведения эксперимента и обработка экспериментальных данных
4.1. Описание экспериментальной установки
4.2. Методика измерений
4.3. Методика обработки экспериментальных данных
4.4. Оценка погрешности измерений
4.4.1. Погрешность прямых измерений
4.4.2. Погрешность косвенных измерений
4.5. Методика проведения опытов
Глава 5. Результатьг экспериментального исследования отрывных зон
трубных пучков, вызванных наличием уступа
5.1. Исследование влияние скорости течения охлаждающей жидкости на характер течения и КТО
5.2. Исследование влияние относительной ширины уступа и шага решетки на характер течения, коэффициент теплоотдачи и поле температур
Глава 6. Сопоставление экспериментальных данных с численными
расчетами
6.1. Сравнение гидродинамических параметров за уступом, полученных численными, с экспериментальными данными
6.2. Сравнение тепловых параметров за уступом, полученных численными методами, с экспериментальными данными
Заключение
Литература
Приложение
Обозначение

ВВЕДЕНИЕ
В теплоэнергетике и различных областях техники находит широкое применение трубчатые теплообменники, следовательно, вопросам теплоотдачи и гидродинамики обтекаемых трубных пучков уделяется значительное внимание. Несмотря на то, что методы расчета гидродинамических параметров течения жидкости в теплообменных аппаратах и условий теплообмена стремительно совершенствуются, течения в отрывных зонах потока (внезапное расширение, плохо обтекаемые препятствия и т.п.) требуют к себе особого внимания, так как именно в этих зонах возникает опасность перегрева труб, повышенной скорости солеотложений, уменьшение тегаюсъема и т.п.
В настоящее время такие вопросы как течение за уступом и теплоотдача при обтекании трубного пучка достаточно хорошо изучены, но комплексная задача гидродинамики и теплоотдачи непосредственно в отрывных зонах трубных пучков и в данное время представляет интерес.
Отрывные течения хотя и относятся к наиболее часто встречающимся, но в тоже время наиболее трудны для исследования движения реальной жидкости. Полный расчет отрывных течений представляет собой сложную задачу, несмотря на все достижения гидромеханики.
В настоящее время для изучения вихревых зон все чаще стал использоваться численный эксперимент, но в тоже время становится очевидным невозможность полного численного моделирования отрывных течений. Для боле полного изучения данного вопроса необходимо четкое представление о физической картине и особенностях отрывного течения. В связи с этим, возникает необходимость комплексного рассмотрения вопросов, возникающих при изучении теплопереноса в отрывных потоках.
Актуальность работы определяется необходимостью расширенного изучения течения охлаждающей жидкости в отрывных зонах, так как именно в подобных частях теплообменников возникает опасность перегрева труб, повышенной скорости солеотложений, уменьшение теплосъема.

ем внешней турбулентности несколько возрастает, что связано с взаимодействием внешнего турбулизированного потока с отрывом перед ребром.
Из приведенного выше обзора работ по отрывным течениям за препятствиями, можно сделать следующие выводы:
1. Вопросы гидродинамики и теплоотдачи в отрывных областях требуют дальнейшей систематизации и обобщения многочисленных экспериментальных данных, полученных различными исследователями;
2. Несмотря на большое количество работ, посвященных отрывным течениям за различного рода препятствиями, все они описывают отрыв именно пограничного слоя. Вопросы же посвященные отрывным течениям за препятствиями, размеры которых много больше толщины пограничного слоя, вообще не изучены;
3. Задачи интенсификации теплообмена путем изменения скорости и степени турбулентности набегающего потока, высоты препятствий и степени загромождения канала требуют к себе пристального внимания;