Введение к работе
Актуальность темы:
В настоящее время одним из приоритетных направлений науки и техники является решение вопросов, связанных со сбережением энергии, а также с повышением эффективности ее передачи. Здесь ведущую роль играет поиск путей и способов повышения эффективности теплопередачи, что требует, в свою очередь, создания высокоэффективных теплообменных аппаратов (ТА). Эта задача может решаться по различным направлениям. Одним из них является конструирование ТА с теплообменными поверхностями, обладающими
высокими теплообменными характеристиками и низкими энергетическими
і затратами. Поэтом/ реализация создания ТА с высокими теплообменными
характеристиками и низкими энергетическими затратами является актуальной.
Как известно, в настоящее время широкое применение получили пористые материалы с неупорядоченной структурой малой и средней пористости, имеющие на ряду с высокими теплообменными характеристиками высокое гидравлическое сопротивление. В связи с этим представляется актуальным создание пористого интенсификатора с объемноразвитой упорядоченной структурой, обеспечивающей высокие теилообменные характеристики при сравнительно низком гидравлическом сопротивлении.
Для возможности проведения инженерно-конструкторских расчетов теплогидравлических характеристик ТА и создания достоверной математической модели расчета теаюобмена и гидродинамики в каналах с пористым наполнителем необходимы обширные экспериментальные исследования. Они предполагают исследование влияния 'различных факторов на теплогидравли-ческие характеристики и исследование механизмов тепломассопереноса в каналах с пористым наполнителем.
Цель работы: - исследование закономерностей течения и теплообмена в каналах со вставкаіМИ из упорядоченного пористого материала и создание модели расчета теплообменных элементов на их основе. Задачами работы являлись.
-
Разработать пористый материал, удовлетворяющий требованию сохранения высокой интенсивности теплоотдачи при возможно наименьшем росте гидравлического сопротивления при течении охладителя сквозь пористую структуру.
-
Разработать. универсальный экспериментатьный стенд, методические аспекты и необходимую технику для опытного исследования гидравлического сопротивления и теплоотдачи в каналах со вставками из пористого материала.
-
Выполнить опытные'Исследования теплогидравдических характеристик в каналах со вставками из разработанного пористого материала.
-
Провести обобщение экспериментальных данных и получить уравнения подобия для расчета теплоотдачи -и трения в разработанном пористом материале (ПМ). Сравнить полученные результаты с результатами для известных пористых материалов.
-
С использованием результатов экспериментальных исследований разработать и апробировать математическую модель температурного состояния теплоносителя и каркаса пористого материала. Провести математический эксперимент по количественной оценке влияния неисследованных параметров.
Научная новизна:
Г. Разработан новый пористый материал с упорядоченной структурой.
2. Получены обобщенные зависимости для расчета вязкостного и инерционного коэффициентов сопротивления, коэффициента эффективной теплоотдачи при течении однофазного теплоносителя в канатах с наполнителем из упорядоченного пористого материала.
3. Предложена математическая модель, позволяющая с хорошей степенью точности рассчитывать тепловое состояние пористого элемента и теплоносителя при различных условиях формирования, пористого материала в канале.
Практическая ценность и реализация: Основные результаты работы внедрены в НИИ Турбокомпрессор и КОКБ «СОЮЗ»
Личный вклад автора в работу: автором разработан пористый материал, сформулированы основные задачи исследования, проведены эксперименты, расчеты, обработаны и проанализированы полученные данные, выполнено обобщение полученных результатов, разработана математическая модель, проведен математический эксперимент.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ.
Структура и объем работы: работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 155 страницах машинописного текста, содержит 72 рисунка и 6 таблиц.