Попов, Игорь Александрович. Гидродинамика и теплообмен в пористых теплообменных элементах и аппаратах. Интенсификация теплообмена : монография

Гидродинамика и теппообмен в пористых тепло^^менных элементах и аппаратах 1) чтобы снизить потери давления в пористом тракте, надо сократить путь движения теплоносителя через ПМ и уменьшить вязкостный и инерци­ онный коэффициенты сопротивления пористой среды а и (3; 2) увеличение скорости движения w через ПМ (т.е. увеличение тепло­ обмена) при заданных потерях давления также может быть достигнуто уменьшением пути движения и коэффициентов сопротивления 11М. Уменьшить путь движения теплоносителя через ПМ, не изменяя габа­ ритных размеров теплообменного тракта L, можно, если перейти от обще­ известного продольно-канального к межканальному движению теплоноси­ теля через ПМ. Необходимо отметить, что данный способ может быть ис­ пользован в высокоэффективных рекуперативных теплообменных аппара­ тах различного назначения, для охлаждения зеркал лазеров и лопаток газо­ турбинных двигателей, системах охлаждения жидкостных ракетных двига­ телей. На рис.6.1 показана схема межканальной транспирации те­ плоносителя. В пористом метал­ ле (4) выполняют продольно расположенные подводящие (2) и отводящие (.'^) теплоноситель каналы. Торцы каналов непро­ ницаемые. Теплоноситель из коллектора (!) попадает в под­ водящие каналы (2) и под дейст­ вием перепад давления движет­ ся через пористый металл (4) в два соседних отводящих канала (5). Из отводящих каналов теп­ лоноситель поступает в коллек­ тор (6). Подводящие и отводящие каналы чередуются. Изменяя число каналов, можно добиться требуемых ско­ ростей фильтрации теплоносителя, не увеличивая толщину пористой вставки. Расстояние между подводящими и отводящими каналами может быть соиз­ меримо с толщиной пористого металла (3-5 мм), что приведет к снижению затраты мощности на прокачку теплоносителя. Можно предложить два варианта конструктивного выполнения тепло- обменного тракта. В первом варианте подводящие и отводящие каналы рас­ полагаются в наружной оболочке тракта (8). Во втором - каналы выполняют­ ся непосредственно в пористом металле, но при этом боковые поверхности каналов непроницаемы для теплоносителя. По второму варианту проще вы­ полнять каналы на сложных поверхностях (например, при охлаждении сопла Лаваля). А-А б . б развернуто 3 6 Рис.6.1. Тракт с межканальной транс- пирацией теплоносителя: I - коллек­ тор; 2 - подводящий канал; 3 - торце­ вые стенки; 4 - пороматериал; 5 - от­ водящий канал; 6 - коллектор; 7 - внутренняя стенка; 8 - внешняя стенка 1 3 5