Теплообмен при ламинарном течении вязкой жидкости в теплообменных устройствах типа "труба в трубе" с вращающейся поверхностью "конфузор-диффузор"

• Автор: Пантелеева, Лейсан Ренатовна
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 153 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ч Список основных обозначений

Введение
Глава 1. Проблемы интенсификации теплообмена и совершенствования теплообменного энергетического оборудования, основанного на применении каналов различной

конфигурации.

1.1. Анализ состояния вопроса.

1.2. Теоретические и экспериментальные исследования гидродинамики и теплообмена в неподвижных каналах типа конфузордиффузор
1.3. Теоретические и экспериментальные исследования гидродинамики и теплообмена в цилиндрических каналах, вращающихся относительно своей оси.

1.4. Постановка задачи исследования

Глава 2. Физическая и математическая модели сопряженного конвективного теплообмена во вращающемся канале типа конфузордиффузор

2.1. Общие положения.

2.2. Физическая модель сопряженного конвеюдшного теплообмена во вращающемся канале типа конфузордиффузор
2.3. Математическая модель сопряженного конвективного теплообмена во вращающемся канале типа конфузордиффузор
Глава 3. Численная реализация задачи сопряженного конвективного теплообмена во вращающемся канале типа конфузордиффузор.
3.1. Оценка существующих методов численного решения.
3.2. Итерационносеточный метод решения задачи сопряженного конвективного теплообмена.
3.3. Анализ результатов численного решения
Глава 4. Экспериментальное исследование конвективного теплообмена в аппарате с вращающимся каналом типа конфузордиффузор.
4.1. Описание экспериментальной установки.
4.2. Методика проведения экспериментальных исследований
4.3. Анализ результатов экспериментального исследования и
проверка адекватности математической модели.
Глава 5. Практическая реализация результатов научноисследовательской работы в условиях производства.
Основные результаты и выводы
Список использованной литературы


В настоящее время, когда остро стоят вопросы энергосбережения, экономии топлива и других природных ресурсов, совершенствование теплообменного оборудования с помощью внедрения эффективных способов интенсификации теплообмена является практически единственным, результативным способом ощутимого повышения экономичности энергоустановок [4]. Повышение технического уровня теплообменного оборудования посредством интенсификации теплообмена улучшает общие характеристики теплоэнергетической установки [4,5]. К настоящему времени предложены и исследованы разнообразные методы интенсификации конвективного теплообмена [1,4-]. Применительно к течению однофазных теплоносителей используются шероховатые и развитые путем оребрения или создания впадин поверхности, закрутка потока спиральными ребрами, шнековыми утройствами, завихрителями, установленными на входе в канал, подмешивание к потоку жидкости газовых пузырей, а к потоку газа - твердых частиц или капель жидкости, вращение или вибрация поверхности теплообмена, пульсация потока теплоносителя, воздействие на ноток электростатических полей, отсос потока из пограничного слоя, струйные системы. Эффективность этих способов различна, при этом, как правило, удается увеличить теплоотдачу в 2-3 раза []. Так как применение любого из известных методов сопровождается, помимо роста теплоотдачи, также и ростом гидравлического сопротивления, увеличивающего затраты мощности на прокачку жидкости, то из основных показателей аппарата является эффективность его конвективных поверхностей []. Ми0 =/(Ке). Зависимость (1. В работе [-] представлены результаты обработки опытных данных различных авторов в виде зависимости Nu/Nu0 от числа Re, при этом значения чисел Нуссельта были приведены к числам Рейнольдса, соответствующим гладкой трубе. Такая сравнительная оценка опытных данных позволяет сделать вывод, что наиболее перспективными с точки зрения тепловых эффектов являются методы интенсификации конвективного теплообмена, воздействующие на пристенную область течения с помощью поперечной и спиральной накаток, а также проволочных спиральных завнхрителей. Кроме того, данная обработка [-] результатов работ показала, что наибольшие увеличения теплоотдачи возникают в диапазоне чисел Рейнольдса до , т. Nu/Nu0)/(C/) = /(Re), (1. Оценка тенлогидродинамической эффективности при помощи (1. В [] приведены зависимости, полученные на основе опытных данных разных авторов по (1. Данная обработка результатов работ показала, что наиболее эффективно использование спиральной накатки в случае 5X0=3,. Сравнение эффективности различных методов интенсификации теплообмена также выполнено В. К. Мигаем []. Я = (Ки/Ыи0)/(^0)0-7. В работе [] приводится сравнительная оценка эффективности различных методов интенсификации теплообмена в виде зависимости Я от числе Яе в условиях турбулентного течения. Показано [], что при Яе = * наилучшими показателями характеризуются трубы с кольцевыми выступами (ИМ,), трубы и каналы типа конфузор-диффузор (И=1,6), трубы с микроструйными элементами и трубы со спиральными вставками (И=1,+1,); наиболее низка эффективность труб с волнистой осыо (И=1,). При больших числах Яе (Яе^О’) перспективны трубы с кольцевой накаткой (профилированные выступы, И=1,7) и трубы и каналы типа конфузор-диффузор (И=1,6), которые при длинах конфузора и диффузора (///* = 2-г-З) эквивалентны трубам с кольцевой накаткой. Таким образом, сравнительная оценка [] показывает, что при достаточно широком диапазоне чисел Рейнольдса каналы типа конфузор-диффузор по эффективности превосходят каналы с кольцевыми выступами, со спиральными вставками, волнистой осыо, перфорированными вставками в среднем на %. Использование каналов конфузорно-диффузорного типа является одним из новых и перспективных способов интенсификации конвективного теплообмена, основанных на организации течения теплоносителя под действием различных неоднородностей давления [1,,-]. При этом развитие поверхности используется не только для простого увеличения теплового потока, но главным образом для создания в потоке благоприятной гидродинамической обстановки, способствующей интенсификации теплообмена. На основе этой идеи В.