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

Гидродинамика и теппообмен в пористых тепло^^менных элементах и аппаратах 2 Т h о а б Рис.4.1. Модель процесса теплообмена в каналах с пористыми вставками:а - пористая вставка имеет совершенный (идеальный) контакт со стенками ка­ нала; б - не имеет такого контакта Первый тип контакта, реализуемый при формировании вставки непо­ средственно в канапе, характеризуется тем, что сток тепла с тепловосприни- маемой стенки осуществляется по элементам каркаса ВПЯМ в местах кон­ такта и непостредственно с поверхности стенки к жидкости в пристенных порах. Тепло от элементов каркаса переносится жидкостью за счет интенсив­ ного внутрипорового теплообмена, а тепло в потоке жидкости в поперечном направлении передается за счет эффективной теплопроводности, обуслов­ ленной интенсивным перемешиванием потока в сообщающихся порах. Второй тип контакта, реализуемый при установке вставок в каналах за счет сил упругости или трения, отличается тем, что элементы каркаса вставок из ВПЯМ, в силу своего строения, контактируют с тепловоспринимаемой стенкой лишь в единичных точках. Это снижает уровень теплообмена и из­ меняет механизм переноса тепла в каналах со вставками на основе ВПЯМ. В дагшом случае сток тепла с тепловоспринимаемой стенки осуществ­ ляется непосредственно с данной поверхности к жидкости в пристенных по­ рах. Тепло от пристенной области передайся внутрь потока за счет эффек­ тивной теплопроводности, аналогично предыдущему случаю. Переносом тепла по каркасу в этом случае можно пренебречь, что в дальнейшем под­ тверждено экспериментальными исследованиями. Оценки термического со­ противления R,cT заторможенного слоя жидкости в зазорах 5^ между элемен­ тами каркаса и стенками канала, характерных для данного контакта со стен­ ками, и слоя окисла на тепловоспринимающей стенке показали, что R kt дос­ таточно велик; 2,5-10"^ м"К/Вт для зазоров бз=0,2...0,5 мм при течении воды и воздуха в каналах с ВПЯМ. 11а основе принятых допущений можно записать математическую мо­ дель теплообмена для двухтемпературного нестационарного реясима тепло­ обмена с учетом непосредственного стока тепла с поверхности тепловоспри- нимаюшего слоя в жидкость в каналах с высокопористыми материалами. Данная модель основана на уравнениях переноса тепла; а) в твердой матрице пористого слоя; 8 4