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

гидродинамика и теплообмен в пористых теплообменных элементах и аппаратах К 75-летию Казанского авиационного института (КГТУим.А.Н.Туполева) К 75-летию кафедры теоретических основ теплотехники КГТУ им.А.Н. Туполева - КАИ Предисловие В последние годы во многих отраслях техники, в том числе авиацион­ ной, ракетно-космической и лазерной, важной проблемой является создание компактных высокоэффективных теплообменных аппаратов различного на­ значения. Возникающие при этом задачи могут быть успешно решены лишь при интенсификации процессов теплообмена. Одним из перспективных и эффективных способов интенсификации теплообменных процессов является использование в теплообменных устрой­ ствах пористых металлов. Физическая основа этого способа заключается в высокой интенсивности теплообмена между металлическим каркасом и про- текаюш,им сквозь него теплоносителем вследствие высокоразвитой поверх­ ности их соприкосновения и эффективного перемешивания в порах. Широкий диапазон свойств пористых материалов, простота изготовле­ ния из них элементов конструкций, высокая интенсивность теплообмена - все это дает возможность использовать пористые материалы в самых различ­ ных условиях. В настояш,ее время с использованием различных технологий созданы пористые материалы различной структуры. Для отмеченных выше областей техники большой интерес представляют структуры высокой пористости, имеюш,ие малый вес и низкое гидравлическое сопротивление, что особенно важно при фазовых превраш,ениях теплоносителя. Тепловой и гидравлический расчет теплообменных аппаратов на осно­ ве пористых структур проводится с помош,ью уравнений сохранения массы, импульса сил и энергии с соответствуюш,ими начальными и граничными ус­ ловиями. Математическая модель в обш,ей постановке достаточно сложна и не имеет точного аналитического решения. Поэтому вводятся различного ро­ да допуш,ения и эмпирические зависимости для коэффициентов переноса, входятттих в уравнения и граничные условия. Таким образом, необходимы обширные экспериментальные исследова­ ния для получения информации о гидравлическом сопротивлении, механизме и интенсивности теплопереноса при движении охладителя в пористых струк­ турах для замыкания математической модели. И если характеристики струк­ тур малой и средней пористости и процессы тепломассообмена в них доста­ точно изучены, то для структур высокой пористости эти вопросы исследова­ ны не достаточно глубоко. Цель монографии - систематизировать имеюш,иеся данные по гидро­ динамике и теплообмену при вынужденной конвекции теплоносителя в кана­ 3