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

Гидродинамика и теплообмен в пориотых теплообменных элементах и аппаратах изготовления из них элементов конструкций, высокая интенсивность тепло- обмена - всё это дает возможность использовать пористые теплообменные элементы в различных экстремальных условиях. Одновременно с интен­ сивным теплообменом с помощью пористых элементов можно реализовать процессы фильтрования, разделения фаз, дросселирования и т.д. Пористыми теплообменными элементами (ПТЭ) будем называть уст­ ройства, в которых осуществляется теплообмен между проницаемой матри­ цей и потоком жидкости внутри нее. Несмотря на большое разнообразие теплообменных устройств с по­ ристыми элементами по назначению, конструктивному оформлению, свой­ ствам и фазовому состоянию теплоносителя, общим для них является теп­ лообмен между пористым материалом и теплоносителем, а основное отли­ чие заключается в условиях подвода теплоты внутрь проницаемой структу­ ры. G G Qt I п п Рис. 1.9. Пористые теплообменные элементы с подводом (отводом) теплоты внутрь проницаемой матрицы теплопроводностью от боковой сплошной стенки: а - канал с проницаемой вставкой; б - межгрубное пространство, заполненное пористой матрицей; в - поверхность с ребрами, вершины кото­ рых соединены с проницаемой перегородкой; г - поверхность, покрытая слоем пористого материала, в котором имеются каналы Рассмотрим ПТЭ с подводом (отводом) теплоты внутрь пористого ма­ териала теплопроводностью от имеющей с ним идеальной тепловой контакт герметичной нагреваемой (охлаждаемой) поверхности (рис. 1.9). Здесь мож­ но выделить четыре основных варианта: канал с проницаемой вставкой (рис. 1.9а); межтрубное пространство, заполненное пористой матрицей (рис. 1.96); поверхность с ребрами, вершины которых соединены с прони­ цаемой перегородкой (рис.1.9в); поверхность, покрытая слоем пористого материала, в котором имеются каналы (рис.1.9г). В последних двух вариан­ тах теплоноситель проходит сквозь пористую структуру и движется по ка­ налам вдоль поверхности. Основное назначение ПТЭ с подводом теплоты от сплошной стенки - интенсификация теплообмена между поверхностью и омывающим ее пото­ ком теплоносителя. Здесь качественно меняется механизм переноса тепло­ ты: она от непроницаемой стенки передается с помощью теплопроводности 1 4