Получено, что при температуре жидкости 20°C на входе в структуру, температуре стенки 80°С, пористости структуры 0,7, в случае течения воды со скоростью 1 м/с можно отвести q » (3¾10) МВт/м2 и q » (10¾20) МВт/м2 со скоростью 10 м/с в зависимости от диаметра проволоки.
2.5. ГИДРОДИНАМИКА И ТЕПЛООБМЕН ПРИ ОБТЕКАНИИ
ПОВЕРХНОСТИ С ЛУНКАМИ
Метод интенсификации теплообмена при нанесении на поверхность лунок разработан Кикнадзе И.А. [2.14]. Сущность данного метода состоит в том, что на поверхности теплообмена создают размещенные в определенном порядке сферические углубления ¾ лунки. При обтекании таких поверхностей обнаруживаются самоорганизующиеся динамические вихревые структуры, истекающие из лунок в виде струй. По мере увеличения скорости потока струи приобретают столбообразную форму с продольным размером, существенно превосходящим поперечный, отсасывают среду из лунки и пристенного слоя в ее окрестности и переносят массу вдоль основного течения. За счет самоорганизации смерчеобразных закрученных струй, возникающих при обтекании поверхности с лунками, осуществляется энергообмен. Термин самоорганизация использован потому, что изменения в системе происходят самопроизвольно в процессе внутренней перестройки.
При обтекании системы лунок помимо особенностей, присущих обтеканию одиночной лунки, возникает коллективный эффект самоорганизации, обусловленный взаимодействием крупномасштабных вихревых структур.
Таким образом, движение среды в каждом вихре обусловлено взаимодействием закрученных струй друг с другом и с порождающим потоком.
Струйно-вихревой механизм интенсификации тепломассообмена в окрестности сферической лунки на плоскости при обтекании ее потоком несжимаемой вязкой жидкости с учетом влияния асимметрии формы, естественной конвекции и нестационарности процесса исследовал численно С. А. Исаев [2.15]. Пространственное отрывное течение вязкой несжимаемой жидкости и теплообмен в окрестности сферической лунки описаны системой трехмерных уравнений Навье¾Стокса и уравнением энергии. При расчете теплообмена пренебрегается эффектом вязкой диссипации.
Анализ течения жидкости в близком к поверхности симметричной лунки слое выявил, что в глубокой ямке формируются две симметричные крупномасштабные вихревые ячейки. В этих ячейках в периферийной части лунки существуют фокусы ¾ центры зон стекания жидкости и образуются вихревые торообразные кольца. Эти кольца, оси которых ориентированы по нормали к поверхности лунки, создают механизм вихревой интенсификации тепло- и массообмена.
Для асимметричной лунки (рис. 2.20) отрывная зона существенно деформируется ¾ течение внутри лунки становится резко несимметричным. Интенсивность генерируемых в окрестности фокусов струй существенно изменяется, причем интенсивность левого источника возрастает за счет подпитки его из внешнего потока. Вихревые кольца, наблюдаемые в симметричной лунке, в асимметричной лунке не наблюдаются. Течение становится более упорядоченным вследствие взаимодействия струй внутри лунки с учетом преобладания переноса с покатой стороны лунки.
 |
При расчете распределений температуры установлено следующее. С удалением от стенки лунки увеличивается неоднородность распределения температуры в связи с образованием в потоке вихревых структур. Результаты расчета показывают, что на распределении температуры образуются два максимума, которые превосходят в два раза минимальные температуры в зоне за лункой. Асимметрия лунки приводит к деформации температурного поля и смещению максимумов распределения температуры. Перетекание жидкости в поперечном направлении асимметричной лунки приводит к повышению температуры в обоих максимумах, что указывает на тенденцию к росту теплоотдачи в случае асимметричной лунки.
Согласно имеющимся результатам коэффициент теплоотдачи для поверхности с лунками увеличивается до двух раз при опережающем росте коэффициента гидравлического сопротивления.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.