Интенсификация теплообмена в кольцевых каналах воздухонагревательных устройств

• Автор: Курбатская, Наталья Александровна
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Брянск
• Количество страниц: 124 с.

Оглавление
Перечень основных обозначений
Введение
Глава 1. Повышение эффективности теплообмена в каналах теплоэнергетических установок
1.1. Методы интенсификации теплообмена в каналах за счет воздействия на поток теплоносителя геометрических
свойств поверхности (формы и конструктивных показателей)
1.2. Теплообмен в каналах при использовании вращательного
принципа движения газа
1.3. Постановка задачи исследований
Глава 2. Теоретические основы и методика проведения экспериментальных исследований процесса теплообмена . закрученного потока в кольцевых каналах с тангенциальным входом " ’ ‘
2.1. Математическое обоснование задачи исследований и
определение общего вида критериальной зависимости
2.2. Экспериментальная установка, опытные модели каналов
и программа исследований
2.3. Методика исследования и измерительные приборы
2.4. Методика обработки опытных данных
2.5. Оценка погрешности результатов исследований
Глава 3. Результаты экспериментального исследования и анализ движения потока в кольцевых каналах с тангенциальным входом
3.1. Результаты экспериментального исследования структуры потока и влияния геометрических факторов компоновки кольцевого канала
3.2. Анализ движения потока в пристенном слое
3.3. Коэффициент сопротивления и оценка его структурных составляющих
3.4. Оценка аэродинамических характеристик поверхностей теплообмена
Глава 4. Исследование процесса теплообмена закрученного потока в кольцевых каналах и анализ эффективности его использования
4.1. Особенности теплообмена между потоком воздуха в кольцевом канале
и высокотемпературным потоком газов
4.2. Экспериментальные результаты исследований теплоотдачи при движении воздуха в коротких кольцевых
каналах с тангенциальным входом
4.3 Анализ теплообмена при двухстороннем подводе теплоты
в кольцевом канале с закруткой потока на входе в
условиях теплового и гидродинамического начального участка
4.4 Оценка интенсивности теплообмена при использовании тангенциального подвода теплоносителя в короткие кольцевые каналы по сравнению с осевым течением
4.5 Анализ эффективности исследуемых компоновок поверхности
теплообмена на основе комплексных характеристик
Основные выводы и рекомендации
Список литературных источников

Перечень основных обозначений

с1, I) - диаметры внутренней и внешней поверхностей кольцевого канала, лг, р - площадь, м2;
1<а> вх ' длина И высота входного сечения, м;
О - расход жидкости, кг/с; у, / - ускорение сил тяжести и центростремительной, м/с2; к - коэффициент теплопередачи, Вт/(м2 °С);
Ь - длина канала, м; с!, I , к(1Х, /ех - относительные диаметр, длина, высота и длина входа;
N - мощность, Вт;
Ар - перепад давления, Н / м2;
2 - тепловой поток, Вт; q - удельный тепловой поток, Вт/м2; у,г - координаты по нормали к поверхности и вдоль нее, м;
? (Т) - температура потока, °С (К);
К ' температура поверхности теплоотдачи, °С (К); л. мех, м>ср. скорость потока текущая, на входе и среднерасходная, м/с; т., л, и>г - тангенциальная, осевая и радиальная составляющие скорости, м/с; а - коэффициент теплоотдачи, Вт/( м2 0 С);
Я, - коэффициент теплопроводности, Вт/(м °С); ср - удельная теплоёмкость, Дж/(кг-°С);
Я - коэффициент теплопроводности, Вт/(м-°С); ц -коэффициентдинамической вязкости, Па-с;
V - коэффициент кинематической вязкости, м2/с;
£ - коэффициент сопротивления; р - плотность, кг/м3; х - время, с или ч; ф?у - углы отклонения потока в горизонтальной и вертикальной плоскости, град;
Ко = 3 ( + рдТ) ,
= Мо /у2 - безразмерные комплексы, учитывающие влияние инерционных сил на теплообмен;
Ми = ас1э /X - число Нуссельта; рг — у /а - число Прандтля;
‘:х ~ "хД, /ч ,
Веср = м>:рс1э /у, . число Рейнольдса;
Индексы:
вх, вых, ср - на входе, выходе, среднее;
1,2- на внутренней и внешней стенках кольцевого канала; т -максимальное значение;
5 - значение на границе пристенного слоя.

Наличие центробежной силы связано с возникновением инерционного ускорения у, направленного от оси вращения:

• Щ 2 г
где ю - угловая скорость движения среды, г - расстояние от оси вращения; а гравитационная составляющая определяется ускорением свободного падения В потоках с интенсивным вращательным движением среды [85] при Ее >510* влияние центробежных сил на процесс теплоотдачи является определяющим: У>£, а УА- * у.
В уравнение движения входит величина VР, которая для несжимаемой жидкости с постоянными физическими свойствами существенна как изменение давления АР, характеризующая величину сопротивления.
Система нелинейных дифференциальных уравнений (2.2) сложна и не может быть решена только математическими методами. Использование теории подобия [32,53] позволяет не решая дифференциальные уравнения получить из них безразмерные числа подобия и, используя опытные данные, установить критериальные зависимости, справедливые для подобных процессов теплообмена.
Запишем систему (2.2) с учетом (2.3) и (2.4), приняв в качестве масштабных величин 1(д> м>0, уд, Т0 - линейный размер, скорость, ускорение и температуру соответственно и обозначив х(ул)/1(гХ(г,г),у/у=у, т =т/т0,
® =(ТЮ -Т)/Т0 ит. д.:
дХ у дУ 2 дг' V2 >г2-// дг Щ.10 эх2
дх дУ зг
х/ср'"хдХ"удУ 2 эг'
. э©

дУ у у
Применив, к системе (2.5) теорию подобия, получим:
. (2.5)