ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Интенсификация теплоотдачи при пульсациях давления из "Современные эффективные теплообменники" Продольные пульсации давления в потоке, движущемся по трубе, вызывают чередующиеся замедления и ускорения потока в зависимости от фазы полного цикла пульсации. Так, если колебания давления происходят по закону синусоиды. (рис. 5-15), то на участке AB скорость потока выше значения Wq, определяемого расходом и поперечным сечением канала, а на участке DE — ниже этого значения. Очевидно, что участки АВ и DE (рис. 5-15) соответствуют ускорению потока, а участок B D—замедлению потока. [c.228] Явления, происходящие при замедлении потока, аналогичны наблюдающимся в расширяющемся диффузоре, где, как известно, происходит отрыв пограничного слоя от стенки канала и образование вихрей в зоне отрыва. В этих уело- ри,- 5.15. Закономерность изменения дав-ВИЯХ следует ожидать ления в потоке со временем. [c.228] В следуюшей фазе ускорения потока происходит формирование пограничного слоя, которое, однако, не успевает закончиться к моменту начала повторного замедления потока, если частота пульсаций достаточно велика. На этой стадии благодаря тому, что толщина пограничного слоя еще относительно невелика, также МОЖНО ожидать более интенсивной теплоотдачи по аналогии с теплоотдачей на входном участке трубы. [c.229] Таким образом, физические явления, сопровождающие пульсации давления, должны способствовать теплоотдаче, но в то же время приводить к повышенному сопротивлению канала при оценке практической целесообразности такого метода интенсификации теплоотдачи следует также учитывать дополнительный расход энергии на возбуждение пульсаций. [c.229] Интересное теоретическое исследование влияния пульсаций давления в потоке таза на конвективный теплоо-бмен выполнено Костерины М, Кожиновыл и Леонтьевым [5-18], которые дали решение для случаев турбулентного пограничного слоя на плоской пластине и в начальном участке цилиндрической трубы при периодической пульсации скорости в основном потоке газа. Анализ полученных уравнений показал, что пульсации скорости могут существенно влиять на коэффициенты сопротивления и теплоотдачи. [c.229] Для проверки уравнений авторы [5-18] исследовали теплоотдачу при охлаждении воздуха в короткой латунной трубе диаметром 60 мл в области Re= (6,5-f-10) 10 при частоте пульсаций до 900 гц и относительной амплитуде до 0, 536. Отмечено довольно существенное увеличение коэффициента теплоотдачи при наличии пульсаций, достигавшее в некоторых случаях 50% по отношению к величине, характерной для потока при отсутствии пульсаций. Опытные данные удовлетворительно согласуются с выведенными уравнениями. [c.229] Аналогичная работа была выполнена Дорайсвами и Пателом [5-20], исследовавшими теплоотдачу при турбулентном течении воды (Ке = 5 000- -80 ООО) в трубе диаметром 12,7 мм при пульсациях различной амплитуды и частоты (f=40 81 160 мин ). Установлено, что при f=40 и 81 мин пульсации не влияют на теплоотдачу при всех исследованных амплитудах. При /= = 160 мин теплоотдача заметно интенсифицируется, особенно в области низких значений Ке так, при Ке = 5 000 коэффициент теплоотдачи возрастает на 130%, а при Ке = 20 000—всего на 30% влияние амплитуды пульсаций проявляется слабо. [c.230] Из графика видно, что увеличение сопротивления (зависимость Ст/ о от К) происходит по мере роста К значительно быстрее, чем интенсификация теплоотдачи, особенно для турбулентного потока. Это предопределяет неблагоприятное соотношение межлу теплоотдачей и потерей напора в той области, которая представляет на]1большип практический интерес, а именно в области высоких значений К, где можно достичь существенного повышения величины коэффициента теплоотдачи. График на рис. 5-17 иллюстрирует высказанные соображения. [c.231] По оси ординат графика (рис. 5-17) отложены значения О — величины, пропорциональной отношению количеств тепла, переданного на единицу мощности, затрачиваемой на перемещение теплоносителя, в пульсационном потоке и в потоке без пульсаций по оси абсцисс—значения К. Нижняя кривая выражает связь между О и /( для турбулентного квазистационарного пульсационного потока верхняя — для такого же ламинарного потока. Прежде всего характерно, что во всей области К значения 2 1 это означает, что при одинаковых потерях напора и соответственно при равных затратах мощности на перемещение теплоносителя количество тепла, передаваемого в канале с потоком, не подверженным пульсациям, будет больше, чем в канале с квазистационарным пульсационным потоком. Второй характерной особенностью графика (рис. 5-17) является резкое уменьшение Й с увеличением К, что находится в отмеченной связи с графиком на рис. 5-16 и указывает на непропорциональное увеличение затрат мощности на интенсификацию теплоотдачи за счет пульсаций давления. [c.231] В заключение отметим неоднократные попытки использовать ультразвуковые колебания для интенсификации теплоотдачи. Третьяков и Чэн Хуа-дин [5-22] исследовали теплоотдачу при течении воды и масла в горизонтальной трубе при одностороннем и двустороннем воздействиях ультразвуковых колебаний интенсивностью до 7 вт1см и частотой до 160 кгц. Отмечено увеличение коэффициента теплоотдачи на 30% при одностороннем воздействии колебаний и на 80% —при двустороннем. На теплоотдачу в поле ультразвуковых колебаний влияют расход и физические свойства теплоносителя, геометрия и физические свойства материала трубки, частота и интенсивность колебаний. Так, увеличение интенсивности ультразвуковых колебаний приводит к возрастанию коэффициента теплоотдачи повышение частоты ульт развуковых колебаний при неизменной интенсивности уменьшает степень воздействия на теплоотдачу в результате повышения поглощения колебаний в твердых телах и жидкостях. Твердые тела в разной степени поглощают ультразвуковые колебания эффект, достигнутый с дюралюминиевой трубкой, был значительно выше, чем с медной. [c.232] В работе Орнатского и Щербакова [5-23] отмечено существенное влияние ультразвуковых колебаний частоты 1 мгц на теплоотдачу при поверхностном кипении воды критическая тепловая нагрузка при наличии ультразвуковых колебаний оказалась на 30—80% выше, чем в обычных условиях, причем она возрастает по мере увеличения недогрева жидкости до температуры насыщения. [c.232] В настоящее время еще не накоплен экспериментальный материал, на основании которого можно было бы судить о целесообразности применения ультразвуковых колебаний для интенсификации теплоотдачи в промышленных тепл ообменных аппаратах. Отметим работу Лемлнха [5-29], который систематизировал и подверг критическому рассмотрению опубликованные сведения о ВЛИЯНИИ пульсаций звуковой и сверхзвуковой частоты на теплоотдачу в условиях свободной и вынужденной конвекции. [c.233] Вернуться к основной статье