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

гидродинамика и теплообмен в пористых теплообменных элементах и аппаратах увеличении Ти до 30-35%, далее увеличение Ти не приводит к дальнейшему заметному росту теплоотдачи. Из эмпирических зависимостей для теплообмена на стенках канала при повышенной турбулентности внешнего потока можно рекомендовать сле­ дующие [145]: при числе Кармана Ка<0,1 (Ти=0...0,2) - St/Stg =l + 5Tu; при Ка>0,1 - St/Stg -1,5 [Sto - число Стантона для стандартных условий («нуле­ вой» внешней турбулентности]; Sto - число Стантона для потока с повышен­ ной степенью турбулентности). То есть при степени турбулентности внешне­ го потока Ти=0,2 интенсификация составит 2 раза, а при Ти>0,3 - 1,5 раза. Можно сделать вывод, что для достижения максимальной интенсифи­ кации теплоотдачи необходимо не только поддерживать постоянным высо­ кий уровень внешней турбулентности потока, но и постоянно обновлять по­ граничный слой. На этом основана теория поверхностной интенсификации теплообмена, например, с помош,ью периодически расположенных поперечных потоку вы­ ступов. Выступы являются генераторами небольших отрывных зон (вихрей), расположенных около стенки канала, и разрушают пограничный слой на оп­ ределенных расстояниях по длине канала. При образовании вихря около стенки возникают пульсации скорости, которые распадаясь, передают свою энергию более мелким пульсациям. Пульсации скорости переносятся основ­ ным потоком вдоль линий тока и диффундируют в стороны от них. Если вихрь и его границы расположены близко к стенке, то возникшие на ней пульсации скорости увеличат Ти вблизи стенки и тем самым интенсифици­ руют теплоотдачу [146]. Как указывают авторы [146] создавать повышенную турбулентность по всему сечению канала нецелесообразно, так как это при­ ведет к резкому повышению гидросопротивления и практически не скажется на интенсификации теплоотдачи. В работе [147] указывается, что примене­ ние дискретно установленных выступов позволяет увеличить теплоотдачу до 3,12 раза. Конкретными задачами исследования при дискретном расположении пористых вставок являются: • определение оптимальных значений длины пористой вставки, обеспечиваюш,ей максимальную турбулизацию потока; • определение оптимального расстояния между пористыми встав­ ками, на которой поддерживается высокая степень турбулентности потока; • выявление влияния на перечисленные параметры скорости пото­ ка, пористости и диаметра пор, размеров канала. При анализе опытных данных по теплоотдаче и сопротивлению в кана­ лах с пористыми вставками большое значение имеет информация об измене­ нии профилей скорости и степени турбулентности. Па рис.6.22 представлены данные по распределению скорости w и сте­ пени турбулентности Ти в пустом канале в зоне измерений при Re=13400 (скорость потока 10 м/с). Видно, что распределение скорости параболиче­ ское. Несимметричность профиля скорости вызвана условиями входа в канал 1 5 4