Экспериментальное исследование теплообмена поперечно обтекаемой поверхности в слабозапыленном потоке при формировании слоя сыпучих отложений

• Автор: Молин, Олег Валентинович
• Шифр специальности: 05.14.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Одесса
• Количество страниц: 193 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава I. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ НАСТОЯЩЕГО

ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Теплообмен запыленного потока со стенкой .

1.2. Анализ процесса осаждения частиц из потока и формирования сыпучих отложений .

1.2.1. Силовые факторы, действующие на частицы в пристенной зоне потока .

1.2.2. Взаимодействие частиц со стенкой. Формирование сыпучих отложений .

1.3. Влияние отложений на теплообмен

1.4. Выводы и задачи настоящего исследования

Глава 2. МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ И ОПИСАНИЕ ЭКСПЕЙМЕН

ТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ .
2.1. Методика исследования интенсивности теплообмена при формировании на поверхности теплообмена сыпучих отложений .
2.2. Описание экспериментальной установки и методов измерений
2.3. Оценка погрешности измерений
Выводы к главе 2
Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛООБМЕНА
ПРИ ФОРМИРОВАНИИ СЛОЯ СЫПУЧИХ ОТЛОЖЕНИЙ.
3.1. Теплоотдача цилиндра в поперечном воздушном
потоке
3.2. Особенности работы установки на запыленном потоке. Результаты тарировочных и вспомогательных опытов
3.3. Результаты исследования средних характеристик процесса.
3.3.1. Формирование сыпучих отложений
3.3.2. Средняя интенсивность теплообмена с запыленным потоком при наличии сыпучих отложений
3.4. Распределение локальной величины отложений по периметру цилиндра.
3.5. Результаты исследования локального теплообмена при поперечном обтекании горизонтального цилиндра нисходящим воздушнографитовым потоком .
Выводы к главе 3.
Глава 4. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛООБМЕНА
ПРИ ФОРМИРОВАНИИ СЛОЯ СЫПУЧИХ ОТЛОЖЕНИЙ
4.1. Осаждение частиц из потока и анализ распределения отложений по периметру цилиндра
4.2. Анализ термических сопротивлений
4.3. Влияние отложений на теплообмен ИЗ
4.4. Методические рекомендации проведения полунатурных и натурных исследований и возможные способы сни
жения влияния отложений на теплообмен
Выводы к главе 4
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ .
ЛИТЕРАТУРА


Теплообмен с газовым потоком, несущим твердые частицы, является весьма сложным процессом, характер протекания которого существенно зависит от больвого числа факторов:концентрации частиц в потоке, их размеров и физических свойств, характеристик течения газа с учетом гидромеханического взаимодействия компонентов и их теплофиэических свойств, уровня температур и др. Исследованию различных аспектов протекания этих процессов посвящено значительное число оригинальных и обзорных работ [-,,,,,,2]. Во всех случаях одной из составляющих процесса теплопе-реноса является межкомпонентный теплообмен. Количественная оценка влияния межкомпонентного теплообмена на теплообмен поверхности с потоком проведена в []. Значительно полнее других случаев исследован конвективный теплообмен с запыленным потоком в прямой круглой трубе [,,]. При расходных концентрациях I в ряде слу -чаев [,1 наблюдалось снижение числа Уип(рис. Г,]. Предположительно этот эффект можно также попытаться объяс -нить подавлением турбулентности и снижением интенсивности турбулентного переноса в газе именно в этой области с1т и ум [,. Нагрев газовзвеси может протекать более интенсивно, чем ее охлаждение, если в последнем случае проявляются силы тер-мофореза, приводящие к эффекту "загрязнения" стенок [1. Рис. Б = мм; песок; с1г =0 мкм. Рис. Г 3. На рис. Особый интерес представляют исследования теплообмена при обтекании пучков труб [,,. Таблица 1. В Г ] проводилось исследование теплообмена воздушно -графитового потока при продольном обтекания пучка труб. В [,] отмечено, что локальный коэффициент теплоотдачи потока газовзвеси по окружности цилиндра изменяется значительно меньше, чем при обтекании чистым потоком (рис. Максицуы теплоотдачи и механического взаимодействия твердых частиц с поверх -ностью обтекаемого цилиндра [] наблюдался при <^°, ми -ницум теплоотдачи смещался к кормовой точке вплоть до у =0? С ростом концентрации относительный коэффициент теплоотдачи возрастал, однако степень влияния концентрации в лобовой зоне в 1,5-2 раза вше, чем в кормовой. Во всех рассмотренных вше случаях практически не наблюдалось осаждение частиц и наличие отложений не оказывало влияния на интенсивность теплообмена. Интенсификация теплообмена при наличии твердых частиц в газовом потоке происходила за счет улучшения механизма тепхопереноса в ядре потока и осо -бенно в пристенной зоне, а также вследствие увеличения эффективной плотности и объемной теплоемкости дисперсного потока с ростом концентрации твердых частиц Г]. Следует отметить, что весьма важная для теплоутялизаци -онных установок и радиационно-конвективных систем область малых размеров я концентраций частиц является практически не изученной. Рис. I -/? В = II мм; 4,5,6 - мм. Рис. Осаждение частиц с образованием стационарного или динамического слоя частиц может приводить в существенному изменению величины, а в ряде случаев и характера изменения интенсив -ности теплоотдачи Г ,1]. Для слабозапыленных потоков влияние изменения свойств потока на теплоотдачу является незначительным Г]. Сущест -венной особенностью теоретического рассмотрения слабоэапылен-ных газовых теплоносителей является необходимость учета гидродинамического и теплового взаимодействия компонентов,их взаимного влияния друг на друга Г,,0]. Это влияние может проявляться либо в детурбудизации потока, обусловленной затратами энергии турбулентных пульсаций на приведение в пульсационное движение частиц, либо в дестабилизации потока при существенном скоростном скольжении, то есть при значи -тельных размерах частиц []. Существенное влияние на характер движения частиц оказывает турбулентное перемешивание в потоке С7 и особенно вблизи твердой границы []. В литературе редко обсуждается вопрос о влиянии системы частиц на интенсивность переноса, пульсационную скорость Ти-<тТ'г>/т7г и характерные масштабы турбулентности в несущей среде. Этот вопрос является ключевым при анализе специфики взаимодействия компонентов потока и определяет ряд характерных эффектов в процессах переноса импульса, тепла и массы в потоках газовзвеси. Тц с концентрацией.