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

гидродинамика и теплообмен в пористых теплообменных элементах и аппаратах ГЛАВА 7. ГИДРОДИНАМИКА И ТЕИЛООБМЕИ В КАНАЛАХ С УПОРЯДОЧЕННЫМ ПОРИСТЫММАТЕРИАЛОМ 7.1. Структура упорядоченного пористого материала В результате проведенного анализа существующих пористых материалов было определено, что наилучшим с точки зрения теплогидравлической эффек­ тивности на данный момент является высокопористый ячеистый материал. Он имеет объемно развитый каркас с большой удельной площадью поверхности. Это приводит к высокой интенсификации теплообмена. Однако структура ВПЯМ обладает рядом недостатков. К ним относятся неупорядоченность, на­ личие замкнутых и тупиковых пор, непрогнозируемость, что приводит к росту гидравлического сопротивления потока. Поэтому пористые материалы такого типа эффективно использовать на коротких по протяженности участках ТА с высокой тепловой нагрузкой. На основе экспериментальных исследований были определены основ­ ные факторы, влияющие на теплоотдачу и гидравлическое сопротивление при течении охладителя в каналах с пористыми структурами. К ним относятся кон­ структивные характеристики каркаса ПМ и теплофизические характеристики теплоносителя. Основное влияние на интенсивность теплоотдачи оказывают площадь теплоотдающей поверхности каркаса ПМ, его теплопроводность, эф­ фективные теплопроводности каркаса ПМ и теплоносителя, площадь поверхно­ сти контакта каркаса пористого материала со стенками канала. При этом пере­ численные факторы имеют тесную взаимосвязь, которая определяется связью теплоотдачи и гидравлического сопротивления. Поэтому можно говорить толь­ ко об основном влиянии, не относя полностью влияние того или иного фактора на теплоотдачу или гидравлическое сопротивление. Па основе проведенного анализа существующих пористых материалов предложен новый пористый материал - упорядоченный высокопористый мате­ риал (УПМ) [149]. Этот ПМ является упорядоченной, прогнозируемой структу­ рой. Он сочетает в себе объемно развитую структуру каркаса и канальность. Это обеспечивает наличие большой, регулируемой удельной поверхности кар­ каса и позволяет достигать эффективного перемешивания потока теплоносите­ ля при течении сквозь данную пористую структуру. ПМ не имеет замкнутых и тупиковых пор. Материал прост в изготовлении и применении. 1 8 9