Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время в условиях большого роста цен на энергоносители и материалы актуальной становится задача создания высокоэффективных, экономичных, компактных теплооб-менньос аппаратов. Одним из самых распространенных способов интенсификации процессов теплообмена является дополнительная турбу-лизация потока.
Создание обладающих высокой точностью методов расчета конвективного теплообмена и трения в усложненных условиях,""имеющих место в реальных теплотехнических условиях невозможно без детального изучения зависимости указанных процессов от всех гидродинамических и тепловых параметров, влияющих на их протекание.
Т. о. очевидна потребность детального изучения процессов переноса импульса и тепла в каналах сложной формы, для проектирования и создания высокоэффективного, экономичного тешюобменного оборудования. Этой проблеме и посвящена предлагаемая диссертационная работа связаная с Госбюджетной НИР (раздел 1.9.1.4 Координационного плана АН СССР, N гос. регистрации 0184.0017295).
Цель работы. Цель настоящей работы заключается в следущем:
-
Качественно исследовать структуру потока жидкости в каналах сложной формы, определить факторы, влияющие на процессы порождения и распространения гидродинамических возмущений в каналах;
-
Исследовать влияние на осредненные и статистические характеристики потока таких параметров, как степень турбулентности, числа Рейнольдса, кривизна поверхности обтекания, относительное расстояние от входа в канал, формы каналов и их относительных размеров;
-
Провести анализ формирования и эволюции вихревых структур в каналах сложной формы;
-
Установить наиболее оптимальный уровень интенсификации процессов теплообмена в зависимости от названных параметров;
-
Обобщить результаты экспериментов по исследованию локального и среднего теплообмена в каналах сложной формы при низких числах Рейнольдса.
Научная новизна. К наиболее существенным научным результатам можно отнести следующее:
-
Получены качественные и количественные картины течения жидкости в каналах сложной формы с искусственной турбулизацией потока (TU-3Z-27Z) в диапазоне чисел Рейнольдса 500-2000;
-
Впервые получены зависимости таких характеристик, как
- 4 -осредненный профиль скорости, среднеквадратичные пульсации продольных и поперечных составляющих скорости, коэффициентов асимметрии и эксцесса, плотностей вероятности продольных и поперечных пульсаций скорости, продольного масштаба турбулентности от степени турбулентности при низких числах Рейнольдса;
-
Проведен анализ механизма движения жидкости в каналах сложной формы;
-
Проведен анализ механизма возникновения аффекта интенсификации в каналах сложной формы;
-
Проведено экспериментальное исследование процессов локального и среднего теплообмена при течении жидкости в каналах;
8. Проведено исследование влияния геометрических размеров каналов на процессы теплообмена.
Практическая ценность работы. Использование эффекта
искусственной турСулиэации потока позволяет до 2-х раз повысить эффективность охлаждающих систем промышленного оборудования.
Результаты работы использовались при проектировании компактных систем охлаждения твердотельных лазеров на ПО КОМЗ.
Апробации работы. Основные положения работы были должены на конференциях: Республиканская научно-техническая конференция "Повышение эффективности энергоснабжения промышленных предприятий", Казань, 1990; Юбилейная научная конференция Казанского филиала МЭИ, посвященная 25-летию КФ МЭИ, Казань, 1993. На отчетных научно-технических конференциях КГТУ (1988-1993 гг.)
Публикации. 1Ь теме диссертации опубликовано 7 работ.
Структура и обьем диссертации, диссертация состоит из введения, четырех глав основного текста, заключения и списка используемых источников. Работа изложена на 103 страницах машинописного текста, содержит 38 рисунков и таблицу. Список использованных источников содержит 94 наименования.