ТЕПЛООБМЕН И ГИДРОДИНАМИКА В ТРУБЕ С ЗАВИХРИТЕЛЕМ ЧАСТИЧНОЙ ЗАКРУТКИ ПОТОКА НА ОСНОВЕ КРЕСТООБРАЗНОЙ ВСТАВКИ

Краткое содержание

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовано мету і основні завдання досліджень, визначено наукову новизну та практичну цінність одержаних результатів. Наведено відомості про особистий внесок автора, апробацію, опубліковані результати досліджень, структуру та обсяг роботи.

У першому розділі виконано аналітичний огляд експериментальних і теоретичних досліджень по теплообміну та гідродинаміці закручених потоків у трубах. Показано, що переважна кількість робіт виконана для повної закрутки потоку, коли обертанню піддається весь об’єм теплоносія (Щукін В.К., Алімов Р.З., Сударєв А.В., Волчков Е.П., Терехов В.І., Мігай В.К., Халатов А.А., Сабуров Е.Н., Берглс А., Хей А., Вест П., Сайред Н. та ін.) Такий тип закрученого потоку характеризується високим рівнем теплообміну при прийнятних втратах енергії, технологічністю виготовлення завихрювачів, зручністю їх обслуговування. Одночасно великий практичний інтерес отримали завихрювачі часткової закрутки потоку, коли закрутці підлягає тільки частина потоку (Щукін В.К., Халатов А.А., Тарасов Г.І., Боррото А., Волчков Е.П., Терехов В.І. , Ляне Р.П., Іванов В.П. та ін.), що дозволяє змінювати інтенсивність теплообміну в широкому діапазоні при незмінній витраті теплоносія.

Відомі завихрювачі часткової закрутки потоку (спіральні пружинні вставки, внутрішня спіральна накатка, внутрішнє спіральне оребрення) характеризуються невисоким фактором інтенсифікації теплообміну, що обумовлено зміною кута закрутки потоку в обмеженому діапазоні. Для практичних застосувань представляють інтерес завихрювачі часткової закрутки потоку, що мають широкий діапазон зміни кута закрутки і високий фактор інтенсифікації теплообміну. Тому пошук нових, більш ефективних пристроїв часткової закрутки потоку і визначення їх теплових і гідродинамічних характеристик при турбулентній течії в трубі має велике наукове і практичне значення.

На основі аналізу виконаних досліджень наприкінці розділу сформульовані мета і завдання досліджень.

У другому розділі виконано опис і обгрунтування конструктивних особливостей експериментального стенду, експериментальної ділянки для дослідження середнього теплообміну та гідравлічного опору, системи вимірювань. Надано опис нової конструкції завихрювача часткової закрутки потоку на основі хрестоподібної вставки. Розглянуто та експериментально протестовано метод визначення середньої температури потоку з використанням змішувального пристрою, встановленого на виході з експериментальної ділянки. Проаналізовано результати довідних експериментів і надана оцінка похибки вимірювань основних параметрів.

Експериментальний стенд (рис. 1) являє собою відкритий газодинамічний контур. Атмосферне повітря від відцентрового вентилятора високого тиску ВВД-5, проходить через поворотний дросель для регулювання витрати, витратомір звужуючого типу на базі сопла Вентурі, і надходить в експериментальну ділянку із зовнішнім омічним підігрівом, і далі викидається в атмосферу. Внутрішній діаметр каналу – 0,069 м, довжина - 0,38 м ( l/d = 5,5). Конструкція експериментальної ділянки (рис. 2) включає в себе дві коаксіальні труби, між якими розміщено 12 термопар. Зовнішня труба, так само як і внутрішня, виготовлена з нержавіючої сталі. Вона встановлена в корпус установки, який кріпиться до фланців ділянки на вході і виході.