Введение к работе
Актуальность темы: Процессы свободно-конвективного теплообмена широко распространены в различных областях техники,в т.ч. в электронной, химической, пищевой, легкой промышленности .и металлургии. В связи с появлением новых возобновляемых источников энергии и. необходимостью экономии ресурсов появляются промышленные процессы, основанные непосредственно на механизме свободной конвекции. Отсутствие ряда дорогостоящего оборудования (насосов,вентиляторов) дает экономию ресурсов и повьшает . надежность свободно-конвективных систем теплообмена по сравнению, с -другими. Б атомной энергетике естественная циркуляция является основным механизмом .охлаждения активной зоны реактора при аварийных режимах.
Выполненный к настоящему времени объем экспериментальных и теоретических работ по данному разделу теплофизики оказывается недостаточным. Хорошо обоснованная теория разработана для ламинарного 'режима свободной конвекции в пограничных слоях. С развитием методов исследований и вычислительной техники стало
-5-.
возможным получение численных решений для ламинарного режима течения в широкой области определяющих параметров. Ко далее для этих условий многие проблемы, имеющие практический интерес, ос- ' таются нерешенными.
Все вышесказанное характеризует акутальноеть задачи исследования свободно-конвективного теплообмена в трубных пучках, которые являются неотъемлемой частью большинства современных ' теплообменник аппаратов. Особенно важна задача интенсификации теплообмена в трубных пучках. .
Научная новизна ' выполненного исследования заключается в следующем:
разработано алгоритмическое и программное обеспечение для решения, задачи о сопряженном теплообмене в горизонтальной трубе при вынужденной конвекции внутри и свободной конвекции снаружи. Показана возможность обобщения полученных результатов на случай одноходозого горизонтально-трубного пучка;
разработаны алгоритм и программа расчета гидродинамики и теплообмена при свободно-конвективном течении несжимаемой жидкости в горизонтальном ряду труб с двусторонним- плавниковым оребрением. Рассматривались отдельно случаи изотермического ребра и. ребра с заданным коэффициентом теплопроводности ;
- получены данные по локальному и среднему теплообмену
гладких и сребренных труб для чисел Прандтля 0,7 и 5,0; в диа
пазоне чисел Релея /fa= W-rJO\ относительной длины ребра ^р=
= 0 1,$*шага ряда Є- /р~1,24+%В$ параметра,учитывающего тепло
проводность ребра Гд*Д?+ **".
Достоверность' научных выводов и положений диссертации основывается на применении надежных методик численного эксперимента с применением современных средств и методов расчета и одтверждается проведенной оценкой точности, а также соответст-
- б - .
виєм теоретическим и'экспериментальным данным других исследователей.
Практическая ценность работы
созданоалгоритмическое и программное обеспечение для расчета однсходовых теплообмеников на принципе свободной кон--векпии. Алгоритм расчета позволяет учитывать геометрические -характеристики пучка, переменность теплофизических свойств-теплоносителей, коэффициент теплопроводности стенки и другие конструктивные параметры ;
разработана методика расчета теплообменников с оребрен-ными трубами-на принципе свободной конвекции. Показана возможность увеличить теплосъем с оребренной трубки при умеренных числах Релея з 6-7 раз ;
предложен способ интенсификации свободно-конвективного ' теплообмена в горизонтальном"ряду труб с плавниковым оребре-
низм за счет выбора оптимального шага ряда и высоты ребра.
Апробация- работы. Основные результаты работы докладывались на х Бсессюзной сколе молодых ученых и специалистов (г.Ново-. сибирок ,196,1ГГ'2 СО АН СССР), на С Бсессюзной конференции лктуальнкз вспрссы теплофизики и физической гидрогазсдина^икп (г.Новосибирск,1969 ), на конференциях по актуальным проблемам создания и эксплуатации турбинного оборудования (г.Свердловск, 1966 и 1969), а такие на Международной конференции в Праге ОШ-90 (ЧССР,1990).
Результаты исследований внедрены на-ПО"Калужский турбинный заБОд". Снижаемый экономический'эффект составляет около 50000 руб.в год. ~
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано II печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа- состоит