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

гидродинамика и теплообмен в пористых теплообменных элементах и аппаратах Теплообменный тракт с межканальной транспирацией теплоносителя особенно эффективен при большой протяженности зоны охлаждения, т.е. в области, где кольцевой тракт с пористым наполнителем и продольным тече­ нием охладителя становится малоэффективным. При одинаковых числах Re и Рг увеличение среднего безразмерного коэффициента теплоотдачи составит NUMKTT /NunK =(L-1) ®' ' ^ , где NUMKTT - число Нуссельта при межканальной траспирации в пористом теле; Numc- число Нуссельта в пустом гладком ка­ нале; L - продольный размер теплообменного тракта; 1 - путь фильтрации те­ плоносителя через пористый металл при межканальной фильтрации. Важным преимуществом тракта с межканальной фильтрацией является то, что площадь проходного сечения тракта возрастает не за счет увеличения его поперечных габаритов, а за счет большого числа подводящих и отводя­ щих каналов N. Площадь проходного сечения тракта равна F^p = NL5, где 5 - толщина пористой вставки. Для достижения максимальной скорости дви­ жения теплоносителя приходится уменьшать толщину пористой вставки, предельное значение которой зачастую определяется технологией изготовле­ ния аппарата. Интенсифицировать теплоотдачу в тракте с пористым наполнителем, не увеличивая скорость фильтрации теплоносителя, можно также за счет применения более теплопроводного пористого материала. Если из конструктивных или технологических соображений замена ма­ териала пористого наполнителя на более теплопроводный невозможна, то необходимо применять пористый металл с такой структурой, чтобы тепло­ проводность в направлении теплового потока увеличилась. Для эффективной работы теплообменного тракта пористый наполни­ тель должен обладать следующими свойствами: - минимальным гидравлическим сопротивлением в направлении дви­ жения теплоносителя для достижения максимальной скорости фильтрации теплоносителя; - высокой теплопроводностью в направлении теплового потока; - высокими механическими свойствами: удельной прочностью, необ­ ходимой для изготовления тонкостенных (1-3 мм) протяженных осесиммет- ричных оболочек, способностью выдерживать ударные нагрузки, термостой­ костью; - равномерной стабильной проницаемостью; - технологичностью. Этим требованиям отвечают пористые сетчатые материалы. Установлено, что с уменьшением относительного пути движения теп­ лоносителя через пористый сетчатый материал теплоотдача увеличивается. Уменьшение относительного пути движения 1/5 с 11,3 до 2,8 увеличило среднюю теплоотдачу примерно в 2,4 раза при прочих равных условиях. В расчетах увеличение теплоотдачи с уменьшением отношения 1/5 учитывается введением поправочного коэффициента ej . Коэффициент ej вычисляется по формуле: 1 3 6