3777

Рис. 4.17. Распределение коэффициента теплоотдачи, эталонная модель

100

Рис. 4.18. Распределение коэффициента теплоотдачи, эллиптические лунки

101

Рис. 4.19. Температурное поле поверхности пластины, эталонная модель

102

Рис. 4.20. Температурное поле поверхности пластины, эллиптические лунки

103

Данные по температуре сведены в табл. 4.1 и проиллюстрированы на рис. 4.21.

Рис. 4.21. Распределение температуры по контрольному ребру: 1 - эталонная модель; 2- эллиптические лунки

104

Потери давления для различных вариантов интенсификаторов сведены в табл. 4.2.

105

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

"Закрытая" модель характеризуется увеличением неравномерности поля скоростей и более существенным размыванием следа за трубным пучком, за счѐт увеличения расхода воздуха через канал.

Оценка эффективности исследуемых пластин осуществлялась по температуре ребра центральной пластины "за потоком", т.е. анализировалась температура от центра пластины и далее по потоку воздуха. Контрольные точки расположены по оси симметрии пластины на расстояниях x от линии, соединяющей центры задних трубок: 0; 8,75; 17,5; 26,25; 35 мм. Результаты представлены на рис. З.1 в безразмерных координатах , а также на рис. З.2.

Здесь:

где – безразмерная избыточная температура; - безразмерная координата; - текущая температура пластины, температура воздуха, температура пластины в точке x = 0 мм соответственно, К; мм - условная длина ребра.

"Эталонные" рѐбра для "открытой" и "закрытой" моделей показывают практически одинаковые результаты, несмотря на увеличение скорости воздуха. Для рѐбер с лунками наблюдается снижение их температуры, причѐм вариант с эллиптическими лунками даѐт максимальный результат для обеих рассматриваемых моделей.

Нанесение углублений на поверхность ребра увеличивает площадь теплообмена, что само по себе приводит к увеличению эффективности его работы. К тому же, образование смерчеобразных струй и отрывных течений на олунѐнных поверхностях сопровождается интенсификацией теплообмена по сравнению с гладкими поверхностями. При этом, однако, растут и гидродинамические потери. Изменение средней относительной температуры рѐбер и относительного перепада давле-

106

0,7

0,65

X

Рис. З.1. Профиль температуры по длине ребра:

1–4 – "открытая" модель; 5–6 – "закрытая" модель; 1, 5 - эталонная модель; 2 - модель с лунками-углублениями; 3 - модель со сферическими лунками; 4, 6 - модель с эллиптическими лунками

107

ния в зависимости от модели проиллюстрировано на рис. З.2. Здесь Тср – отношение средней температуры текущего и "эталонного" рѐбер, а ∆Р - отношение текущего перепада давления в канале к "эталонному", номера моделей как на рис. З.1.

∆Р 12

8

4

0

1,025

Тср

1

0,975

0,95

Номер модели

Рис. З.2. Изменение средней относительной температуры рѐбер и относительного перепада давления в зависимости от модели

108

В результате анализа полученных данных, можно сделать следующие выводы об эффективности рассматриваемых решений.

Для случая "открытой" модели установлено, что для ребра с эллиптическими лунками средняя температура по контрольному ребру на 3,15 ниже, чем у эталонной, а для торца ребра на 4,64 , средняя температура для ребра со сферическими лунками на 0,61 , для торца ребра на 1,72 ниже эталонной. Вариант ребра с лунками-углублениями не показала ожидаемого результата, хотя распределение температуры вдоль контрольного ребра качественно аналогично распределению в остальных моделях. Одной из причин отсутствия эффекта может быть не оптимальное соотношение параметров потока и геометрии лунок. Что касается гидродинамического сопротивления канала, образованного рѐбрами, то наиболее эффективная с точки зрения теплообмена модель с эллиптическими лунками имеет наибольший перепад давления, который в 1,54 раза выше, чем у модели с плоской пластиной.

Для случая "закрытой" модели средняя температура по контрольному ребру на 4,04 , а для торца ребра на 6,65 ниже, чем у "эталонной". Перепад давления в 1,76 раза выше, чем у модели с плоской пластиной (в 12 раз выше, чем у плоской пластины для "открытой" модели).

Сравнение результатов "открытой" и "закрытой" моделей показывает, что средняя температура контрольного ребра "закрытой" модели ниже примерно на 10 , что говорит о лучшей теплоотдаче в рассматриваемых условиях.

Таким образом, организация лунок различной формы на теплообменных рѐбрах оправдана, а при оптимальных соотношениях гидродинамика-геометрия, может дать существенные результаты по интенсификации теплопередачи.

109