Комплексное исследование интенсификации теплообмена в высокоэффективных пластинчато-ребристых теплообменниках нового поколения

• Автор: Васильев, Виктор Яковлевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 347 с. : 43 ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Основные условные обозначения

Введение
1. ОБЗОР И АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАБОТ ПО ИНТЕНСИФИКАЦИИ КОНВЕКТИВНОГО ТЕПЛООБМЕНА В КАНАЛАХ

1.1. Цели, задачи и краткая классификация методов интенсификации теплообмена

1.2. Основные способы интенсификации конвективного теплообмена в каналах

1.3. Генерация управляемых отрывных течений в канале - перспективное направление интенсификации конвективного теплообмена
1.4. Анализ результативности и рациональности способов интенсификации конвективного теплообмена в каналах
1.5. Результаты дополнительной обработки данных исследований рациональной интенсификации конвективного теплообмена в каналах

1.6. Промежуточные выводы к разделу

2. КОНСТРУКЦИИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ПЛАСТИНЧАТОРЕБРИСТЫХ ТЕПЛООБМЕННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ И ОПЫТНЫХ ТЕПЛООБМЕННИКОВ С ПРЯМОУГОЛЬНЫМИ КАНАЛАМИ
2.1. Пластинчато-ребристые теплообменные поверхности с рассечёнными каналами
2.2. Пластинчато-ребристые теплообменные поверхности с источниками дискретной турбулизации на стенках каналов
2.3. Промежуточные выводы к разделу
3. АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ТРУБЫ И ПРИБОРЫ ДЛЯ
ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ И АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ
ХАРАКТЕРИСТИК ПЛАСТИНЧАТО-РЕБРИСТЫХ ТЕПЛООБМЕННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

3.1. Методика проведения экспериментов
3.2. Аэродинамическая труба № 1 для исследования пластинчаторебристых теплообменных поверхностей с рассечёнными каналами
3.2.1. Воздушный контур аэродинамической трубы №
3.2.2. Водяной контур аэродинамической трубы №
3.3. Аэродинамическая труба № 2 для исследования пластинчаторебристых теплообменных поверхностей с источниками дискретной турбулизации на стенках каналов
3.3.1. Воздушный контур аэродинамической трубы №
3.3.2. Водяной контур аэродинамической трубы №
3.4. Методы измерения параметров при проведении испытаний теплообменных поверхностей и опытных теплообменников
3.4.1. Измерение расходов теплоносителей
3.4.1.1. Измерение расхода воздуха
3.4.1.2. Измерение расхода воды
3.4.2. Измерение температур
3.4.2.1. Измерение температур термопарами
3.4.2.2. Измерение температур термометрами сопротивления
3.4.3. Измерение давлений
3.5. Промежуточные выводы к разделу
4. МЕТОДИКА ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ПЛАСТИНЧАТО-РЕБРИСТЫХ ТЕПЛООБМЕННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ С ПРЯМОУГОЛЬНЫМИ КАНАЛАМИ
4.1. Методика обработки результатов исследования пластинчаторебристых теплообменных поверхностей с рассечёнными каналами
4.1.1. Расход воздуха
4.1.2. Плотность воздуха
4.1.3. Скорость воздуха
4.1.4. Критерий Рейнольдса

4.1.5. Коэффициент потерь давления воздуха
4.1.6. Количество теплоты (по воде)
4.1.7. Количество теплоты (по воздуху)
4.1.8. Коэффициента теплоотдачи
4.1.9. Коэффициенты термической эффективности работы
4.1.10. Критерий Нуссельта
4.2. Методика обработки результатов исследования пластинчаторебристых теплообменных поверхностей с источниками дискретной тур-булизации на стенках каналов
4.2.1. Коэффициент теплопередачи
4.2.2. Температурный напор в теплообменнике
4.2.3. Коэффициент теплоотдачи к воздуху
4.2.4. Критерий Нуссельта со стороны воды
4.2.5. Коэффициенты термической эффективности работы
4.2.6. Критерия Нуссельта для воздушного потока
4.2.7. Критерий Рейнольдса для воздушного потока
4.2.8. Коэффициент потерь давления воздуха
4.3. Зональная аппроксимация экспериментальных зависимостей в логарифмической анаморфозе
4.4. Относительные теплоаэродинамические характеристики
4.5. Погрешности экспериментального определения критериальных теплоаэродинамических характеристик пластинчато-ребристых теплообменных поверхностей
4.5.1. Пластинчато-ребристые теплообменные поверхности с рассечёнными каналами
4.5.1.1. Погрешности экспериментального определения значений коэффициента сопротивления трения
4.5.1.2. Погрешности экспериментального определения значений критерия Рейнольдса

расстояний между кольцами, эффективность теплообмена возрастает и при 1/5 = 10 достигает максимума (труба № 7). При дальнейшем уменьшении параметра 1/5 эффективность теплообмена ухудшается и становится минимальной для случая расположения колец вплотную друг к другу (труба № 9). При определении коэффициентов теплоотдачи в трубе № 9 на полную поверхность эффективность её практически такая же, как и гладкой трубы. Угол наклона зависимости N11 = ^Яе) приближается к углам для труб с предельной шероховатостью. Для наглядности это изображено в виде графика в полулогарифмических координатах в левой части рис. 1.8.
Метод искусственной турбулизации потока путём закрутки потока витыми трубами, представленный автором работы [64] Б.В. Дзюбенко, позволяет существенно уменьшить габариты и массу теплообменных аппаратов благодаря интенсификации теплообмена за счёт деформации профилей скорости и температуры в пристеночном слое на витых трубах и за счёт повышения интенсивности тепломассообменных процессов между пристеночным слоем и ядром потока при продольном обтекании пучков витых труб. Конструктивная схема теплообменного аппарата с овальными витыми трубами представлена на рис. 1.9. Витые трубы в этом аппарате размещаются относительно друг друга таким образом, что обеспечивается контакт соседних труб по максимальному размеру овального профиля труб. В пучках витых труб закрутка потока порождает тангенциальные и радиальные компоненты скорости, дополнительную турбулиза-цию потока и его вторичную циркуляцию, что приводит к интенсивному обмену порциями жидкости между пристеночным слоем и ядром потока.
В работе [61] Б.В. Дзюбенко и Г.А. Дрейцер показывают, что в теплообменном аппарате (рис. 1.10) закрученный пучок витых труб позволяет дополнительно интенсифицировать теплообмен по сравнению с традиционным пучком витых труб, представленном на рис. 1.9, и может обеспечить эффективное выравнивание азимутальных неравномерностей температуры в пучке за счёт интенсификации тепломассообмена и перемешивания теплоносителя при закрутке