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

гидродинамика и теплообмен в пористых теплообменных элементах и аппаратах Первичные эксперименты в канале с пористыми вставками показали, что на картину течения за пористой вставкой оказывает влияние только по­ следнее (выходное) сечение пористой вставки. Профиль скорости и степени турбулентности на выходе из пористой вставки имеют ярко выраженный из­ ломанный характер. Анализ шага изломов профилей скорости и степени тур­ булентности показывает, что он совпадает с «шагом» расположения пор в пористой структуре. Там, где в выходном сечении находится перемычка кар­ каса пористого материала, наблюдается минимум скорости потока, и соот­ ветственно максимум скорости приходится на сечение поры. Со степенью турбулентностью дело обстоит наоборот. В зоне перемычки степень турбу­ лентности максимальная, а в зоне поры минимальная. Это связано, во- первых, с обычной картиной обтекания препятствия, где за ним образуется зона повышенной турбулентности, во-вторых, с тем, что основной поток теп­ лоносителя движется по извилистому пути, образованному порами, взаимо­ действую по пути путем сталкивания отдельных струек и перемешиванием теплоносителя. Па выходе из пористого образца струйки вырываются из пор под различными углами по отношению к оси канала теплоносителя и также сталкиваются, повышая степень турбулентности на выходе из пористого об­ разца. Анализ показывает, что степень турбулентности потока непосредст­ венно на выходе из пористого образца (х = 3 мм) достигает значений Ти = 10- 70 %. Суш,ествует взаимосвязь степени турбулентности и параметров порис­ той вставки. Для определения влияния длины (толш,ины) пористой вставки (длины пути теплоносителя через пористую вставку) на степень турбулентности по­ тока за ней проведены исследования, результаты которых представлены на рис.6.24, 6.30, 6.33, 6.35 и 6.37. Видно, что длина пористой вставки практи­ чески не оказывает влияния на степень турбулентности за пористой вставкой. То есть степень турбулентности одинаковая, что за пористой вставкой дли­ ной 3 мм, что за пористой вставкой длиной 20 или 57 мм. При этом следует констатировать, что первичная турбулентность потока (перед пористой вставкой) не оказывает никакого влияния на степень турбулентности потока за пористой вставкой. То есть пористый турбулизатор как бы «перемалыва­ ет» весь поток. Одним из определяюш,их факторов для уровня турбулентности потока может служить высота канала. Опыты по установлению влияния высоты ка­ нала проводились на высотах канала 5, 7, 10 и 19 мм. Анализ всех данных показывает, что высота канала не влияет на степень турбулизации потока. Для удобства анализа и обработки данных по влиянию длины пористой вставки на степень турбулизации потока все данные были сведены на рис.6.46-6.50. По этим данным видно, что наличие пористого турбулизатора позволяет увеличить среднюю степень турбулентности потока в 4-7 раз по сравнению с гладким каналом. 1 6 7