Введение к работе
Актуальность проблемы. Уже более 20-ти лет значительный интерес специалистов проявляется к способам пристенной интенсификации теплообмена. Эти способы имеют высокую энергетическую эффективность за счет турбулизации лишь пристенной области течения, где имеет место максимальный поперечный градиент температуры., Следствием этого является значительное сокращение затрат энергии на прокачку теплоносителя через тракт по сравнению с затратами на турбулизацию всего потока.
В последнее время внимание ученых, занимающихся интенсификацией теплообмена, привлекают теплообменные поверхности, на которые нанесен рельеф из сферических выемок. Уже имеется удачный опыт использования поверхностей со сферическими выемками для интенсификации теплообмена в турбинных лопатках ГТД, в ТВЭЛах ядерных реакторов и в мощных полупроводниковых преобразователях энергии.
Несмотря на значительное количество работ по интенсификации теплообмена сферическими выемками, есть лишь единичные публикации по влиянию различных факторов на такой способ интенсификации теплообмена. Результаты исследований показывают, что требуется учитывать влияние внешних условий на теллогидравлические характеристики поверхностей, формованных сферическими выемками.
Из анализа опубликованных результатов исследований следует, что влияние продольной кривизны поверхности на гидродинамику и теплообмен в полусферической выемке не исследовано. Вместе с тем тепло-обменные тракты нередко имеют криволинейную форму. В связи с этим исследование влияния продольной кривизны поверхности на интенсификацию теплообмена сферическими выемками является актуальной задачей.
Цель работы состоит в разработке научно обоснованных рекомендаций по учету влияния продольной кривизны поверхности на теплообмен и гидродинамику в полусферической выемке.
Задачи исследования:
-
Изучение структуры и других гидродинамических параметров потока в полусферической выемке, установленной на выпуклой или вогнутой поверхности.
-
Опытное исследование влияния продольной кривизны поверхности на теплоотдачу в полусферической выемке.
-
Разработка научно обоснованных рекомендаций по расчету теплоотдачи в полусферической выемке, установленной на выпуклой или во-гаугой поверхности.
Научная новизна. Впервые исследованы конвективный теплообмен и гидродинамика в полусферической выемке, установленной на кри-
волинейной поверхности. Выявлены тенденции, получены качественные и количественные данные по влиянию продольной кривизны вогнутой и выпуклой поверхностей на коэффициенты давления и теплоотдачи а также другие теплогидравлические характеристики течения в полусферической выемке. Разработаны научно обоснованные рекомендации по учету влияния продольной кривизны поверхности на теплоотдачу и гидродинамику в полусферической выемке.
Автор защищает: 1. Результаты опытного исследования гидроди-намики и теплообмена в полусферической выемке, установленной не выпуклой поверхности, в диапазоне изменения (5*'/R)Bbl„= 5-Ю'4...7,8-Ю'3.
-
Результаты опытного исследования гидродинамики и теплообмена в полусферической выемке, установленной на вогнутой поверхности, в диапазоне изменения (5**/R)aor„ = 2,Ы0"4...2,2-10.
-
Рекомендации по учету влияния продольной кривизны поверхности на теплогидравлические характеристики течения в полусферической выемке.
Практическая ценность. Разработанные на основе опытного исследования научно обоснованные рекомендации позволяют рассчитьшаті теплогидравлические характеристики полусферических выемок, выполненных на криволинейных поверхностях теплообменных каналов.
Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием современных методов физического моделирования; удовлетворительным согласованием данных, полученных в канонических условиях с общеизвестными данными других авторов; расчетом погрешностей эксперимента.
Личный вклад автора. Соискатель рассчитал и спроектироваг экспериментальную установку, участвовал в ее изготовлении. Он личнс выполнил тестовые опыты, основную программу экспериментов, обработку опытных данных и анализ полученных результатов.
Апробация работы. Основные материалы диссертации доложень и получили одобрение на Всероссийских научно-технических семинара? КВАКИУ им. М.Н.Чистякова в 1995, 1997 и 1998 гг., на Международное научно - технической конференции в Набережных Челнах в 1996 г., на У, Всероссийской межвузовской научно-технической конференцій (г.Москва, МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1996 г.), на юбилейной научной и на учно-методической конференции, посвященной 65-летию КГТУ им А.Н.Туполева в 1997 г., на итоговой научной конференции Казанской: научного центра Российской академии наук (г. Казань, КНЦ РАН, 1998г.)
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит и: введения, четырех глав, выводов, списка использованной литературы. Ра
-3-бота изложена на 120 страницах машинописного текста, содержит 56 рисунков, _&_ таблиц. Список использованной литературы включает 86 наименований.
