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

гидродинамика и теплообмен в пористых теплообменных элементах и аппаратах чае, когда известны значения вязкостного а и инерционного Р коэффици­ ентов пористого тела. Попытки теоретически определить коэффициенты а и Р не привели к желаемым результатам из-за недостатка сведений о структуре пористой среды. Эти коэффициенты определяют экспериментально по расходным ха­ рактеристикам пористой среды. Широкое применение получил эксперимен­ тальный метод определения значений а и р, предложенный Ю.В. Ильиным. Широкое применение модели Дарен в исследованиях конвективного теплообмена объясняется ее простотой и тем, что она дает хорошие результа­ ты в тех условиях, когда она справедлива. Применение модифицированной модели течения Дарен оправдывает себя при анализе структур малой порис­ тости [3]. В то же время существует целый ряд высокопористых материалов [6,15-19], таких как волокнистые материалы и пеноматериалы. При расчете течения в таких средах необходимо учитывать влияние твердых частиц или так называемое условие прилипания на твердой стенке [11,20-22], особенно при переносе тепла через поверхность раздела стенка - насыщенная пористая среда. В ряде работ для исследования влияния твердых частиц на характери­ стики течения и теплоотдачи в пористой среде авторы использовали методи­ ку локального осреднения по объему и полуэмпирические модели. Исследование ламинарной смешанной конвекции в кольцевом канале с пористой средой в работе [23] позволило наглядно продемонстрировать важ­ ность учета пристеночных эффектов. Было обнаружено, что при течении в кольцевом канале, заполненном пористой средой, граничные эффекты на на­ ружной стенке проявляются сильнее, а пренебрежение ими приводило к большим погрешностям определения коэффициента теплоотдачи на наруж­ ном цилиндре. Несмотря на важность указанных эффектов, известно лишь небольшое количество исследований конвективного теплообмена в пористых средах, ко­ торые их учитывают [21,22,24,25] в уравнении движения жидкости в порис­ той среде: „ 1 dp d dw D 2 0 = — • : г + ^ ж : г - , — « й ж ^ - р р ж » • (2.4) Рж dx dp dy Решение уравнения (2.4) может осуществляться различными методами, в том числе методом разделения переменных, методами интегральных пре­ образований и др. [26,27]. В последнее время широкое распространение для решения сложных краевых задач получили численные методы [28-33]. При этом обычно урав­ нение количества движения приводится к интегральному виду, аппроксими­ руется конечно-разностным аналогом и решается итерационным методом. 2 8