Теплогидравлическая эффективность перспективных способов интенсификации теплоотдачи в каналах теплообменного оборудования при вынужденном и свободноконвективном движении теплоносителей тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

На правах рукописи

Попов Игорь Александрович

ТЕПЛОГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПЕРСПЕКТИВНЫХ СПОСОБОВ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ТЕПЛООТДАЧИ В КАНАЛАХ ТЕПЛООБМЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПРИ ВЫНУЖДЕННОМ И СВОБОДНОКОНВЕКТИВНОМ ДВИЖЕНИИ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ

01 04 14 - Теплофизика и теоретическая теплотехника

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Казань 2008

003445665

Работа выполнена на кафедре «Теоретические основы теплотехники» Казанского государственного технического университета им А Н Туполева - КАИ

Научный консультант доктор технический наук, профессор

Гортышов Юрий Федорович

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Терехов Виктор Иванович

доктор технических наук, профессор Щукин Андрей Викторович

доктор технических наук, профессор Гильфанов Камиль Хабибович

Ведущая организация Объединенный институт

высоких температур Российской Академии наук

Защита диссертации состоигся 8 октября 2008 года в 10 00 на заседании диссертационного совета Д 212 079 02 в Казанском государственном техническом университете им АН Туполева - КАИ по адресу 420111, г Казань, ул К Маркса, 10

С диссертационной работой можно ознакомиться в библиотеке Казанского государственного техническо! о университета им А Н Туполева - КАИ

Автореферат разослан___2008 г

Ученый секретарь диссертационного совета, к т н , доцент

3

А Г Каримова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. С 1996 года в России начата планомерная работа по повышению эффективности использования энергоресурсов Основные задачи были сформулированы в Федеральной целевой программе «Энергосбережение России на 1998-2005 гг » В 2002 году было принято решение, что основной упор необходим на работу в реальном секторе экономики -энергетике, топливной отрасли и других отраслях промышленности, и принята программа «Энергоэффективная экономика» (2002-2006 гг) В настоящее время основные положения повышения энергоэффективности отраслей промышленности изложены в законе об электроэнергетике и подготовленном проекте закона о теплоэнергетике

Вся вырабатываемая тепловая энергия в странах мира до своего использования 2-3 раза проходит преобразование в различных теплообменных устройствах Поэтому эффективность при производстве, передаче и использовании энергии (не только тепловой, но и электрической) напрямую зависит от эффективности теплоэнергетического и теплотехнологического оборудования, в том числе теплообменных аппаратов (ТА) Задача повышения эффективности и компактности ТА в основном решается использованием новых перспективных способов интенсификации теплообмена в ТА и применением новых схем ТА Число публикаций по данной тематике непрерывно растет Однако результаты этих исследований противоречивы Выбор способа интенсификации не всегда обоснован и часто носит случайный характер

Из анализа обзора литературы установлено, что наиболее перспективными способами интенсификации теплообмена для создания высокоэффективных образцов теплообменного оборудования являются

- при вынужденной конвекции - поверхностная интенсификация теплообмена, в том числе с помощью систем сферических выемок и выступов,

- при вынужденной конвекции в элементах высокотеплонагруженного оборудования - пористое конвективное охлаждение,

- при свободной конвекции на вертикальных поверхностях - дискретные поперечные выступы

Цель работы: повышение теплогидравлической эффективности существующих типов теплообменных аппаратов на основе фундаментальных исследований механизмов интенсифицированного переноса, разработка на их основе рекомендаций и методик расчета параметров теплообменных аппаратов

Для достижения поставленной цели необходимо

1 Провести сравнительный анализ интенсификаторов теплоотдачи по их теплогидравлической эффективности, выявить наиболее перспективные интенсификаторы и дать рекомендации по их оптимальным параметрам и рациональным режимам эксплуатации

2 Разработать методики экспериментальных исследований и соответствующие им опытные стенды и рабочие участки Получить информацию о механизмах интенсификации теплообмена на основе исследования струк-

туры потока около элементов интенсификаторов теплообмена, о границах режимов течения в каналах с иптенсификаторами теплообмена, о потенциальной возможности интенсификации теплообмена Выявить и математически описать влияние основных режимных параметров и геометрии интенсификаторов на теплоотдачу и гидросопротивление в каналах

3 Основываясь на экспериментальных данных дать основы физических моделей течения и теплообмена и при необходимости математические модели и методики для прогнозирования уровней гидросопротивления и теплоотдачи в каналах с перспективными интенсификаторами теплоотдачи

4 Разработать прототипы теплообменных аппаратов и элементов с перспективными интенсификаторами теплоотдачи и провести натурные исследования их теплогидравлических характеристик На основе испытаний обосновать справедливость и диапазон возможного применения разработанных моделей и методик расчета Разработать конкретные рекомендации по оценке теплоотдачи и гидросопротивления в каналах теплообменного оборудования с интенсификаторами

Научная новизна и основные положения, выносимые на защиту:

1 Впервые обосновано расположение перспективных интенсификаторов теплообмена на шкале эффективности, представлена и обоснована информация по оптимальным размерам перспективных интенсификаторов при различных режимах эксплуатации,

2 Впервые получена карта режимов течения в каналах со сферическими выемками в качестве интенсификаторов, охватывающая широкий диапазон режимных параметров, разработаны физические модели течения и теплообмена, установлено и математически описано влияние режимных и геометрических параметров на гидросопротивление и теплоотдачу в каналах со сферическими выемками при всех видах ламинарного и турбулентного режимов,

3 Установлены границы переходов режимов при течении в каналах со сферическими выступами, математически описано влияние режимных и геометрических параметров на гидросопротивление и теплоотдачу в каналах со сферическими выступами при всех режимах течения,

4 Даны рекомендации для инженерного расчета теплообменных аппаратов с интенсификаторами в виде сферических элементов,

5 Разработаны физические модели течения и интенсификации теплообмена в каналах с высокопористыми проницаемыми ячеистыми материалами (ВПЯМ), выявлены основные закономерности течения и теплообмена в каналах с ВПЯМ, получены новые экспериментальные данные по течению и теплообмену в каналах с пористыми интенсификаторами теплообмена из ВПЯМ различной конфигурации, отличающиеся пониженным уровнем гидравлического сопротивления поверхностные пористые слои, дискретная установка пористых вставок, полная и частичная межканальная транспирация,

6 На основе проведенного анализа существующих пористых интенсификаторов теплоотдачи разработан, создан, запантентован и исследован новый материал с упорядоченной структурой - УПМ, установлено и математи-

чески описано влияние режимных и геометрических параметров на гидросопротивление и теплоотдачу в каналах с УПМ,

7 Получена новая информация об интенсификации теплоотдачи при свободной конвекции на вертикальных поверхностях в неограниченном пространстве и в каналах за счет использования различных типов шероховатости и закрутки потока

8 Разработаны и исследованы прототипы высокоэффективных интенсифицированных теплообменных аппаратов и оборудования

Достоверность и обоснованность результатов подтверждаются соответствующей точностью и тарировкой всех измерительных систем, выполнением ряда тестовых опытов и хорошим согласованием их результатов с работами других исследователей, использованием современных компьютерных аппаратных и программных средств для обработки данных, удовлетворительным согласованием расчетных и экспериментальных данных, соответствием полученных результатов физическим представлениям о процессах переноса в данном классе технических способов повышения тепловой эффективности теплообменного оборудования

Практическая ценность и реализация результатов работы. Результаты работы использованы ГУ «Центр энергосберегающих технологий Республики Татарстан при Кабинете Министров Республики Татарстан» (г Казань), Российским инженерно-техническим центром порошковой металлургии (г Пермь), опытно-конструкторским бюро «Союз» (г Казань), НИИ «Турбокомпрессор» (г Казань), ПРП «Татэнергоремонт» ОАО «Тат-энерго» (г Казань), НИИ «Энергоэффективные технологии» КГТУ им А H Туполева (г Казань), НИИ «Энергомашиностроение» МГТУ им H Э Баумана (г Москва), Исследовательским центром проблем энергетики Казанского научного центра РАН (г Казань)

Основные результаты работы вошли в научно-технические отчеты по грантам МАИ (№№ гос регистрации 01 97 0007286, 01 99 0007286, 01 2 00 308759), МЭИ (№№ 01 2 00 107717), РФФИ (№№ 04-02-08250-офи-а, 06-08-08145-офи, 06-08-00283-а, 07-08-00189-а), программам МО РФ (№№

01 94 0003030, 01 96 0005387, 01 97 0004012, 01 2 00 510998, Б-0020/2299,

02 516 11 6001,02 516 11 6025,2 2 1 9144,2 1 2 6501) и тд

Апробация работы. Полученные основные результаты диссертации докладывались и получили одобрение на ICHMT Международной конференции по новым разработкам теплообменных аппаратов (Лиссабон, Португалия, 1993, 1998), Школе-семинаре молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А И Леонтьева «Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках» (Рыбинск, 1993, 1995, 1999, 2003, 2005), I, II, III, IV Российской национальной конференции по теплообмену (Москва 1994, 1998, 2002 2006), X Всероссийской межвузовской научно-технической конференции «Газотурбинные установки и двигатели», (Москва, 1996), Туполевских чтениях (Казань, 1993-2006), Межвузовском научно-практическом семинаре «Внутрикамерные процессы в энергетических установках, акустика, диагностика, экология» (Казань, 1994-2005), II ISHMT-

ASME Международной конференции по тепломассообмену (Сурафкал, Индия, 1995), XV Конгрессе по промышленной энергетике (Лейпциг, Германия

1996), Международной конференции по пористым средам и их применению в науке, технике и промышленности (Кона, США, 1996), Международной конференции по компактным теплообменникам для промышленности (Сно-уберд, США, 1997), 4-ой Всемирной конференции по экспериментальным теплообмену, механике жидкости и термодинамике ExHFT'4 (Брюссель, Бельгия, 1997), 3-ей ICHMT-ASME конференции по тепломассообмену и 14 национальной конференции по тепломассообмену (Канкур, Индия,

1997), 3-ей Международной конференции «Новые энергетические системы и энергосбережение» (Казань, 1997), 2-го Международного симпозиума по энергетике, окружающей среде и экономике ЭЭЭ-2 (Казань, 1998), 11-ой Международной конференции по теплообмену (Куонджу, Корея, 1998), Всероссийской школе-семинаре молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН В Е Алемасова «Проблемы тепломасообмена и гидродинамики в энергомашиностроении» (Казань, 1998, 2000, 2002, 2004, 2006 г г), 4-ой Международной конференции «Новые энергетические системы и преобразователи» (Осака, Япония, 1999), Международном конгрессе инженеров-механиков ASME и 17-м симпозиуме по мультифазному переносу в пористых средах (Нэшвилл, США, 1999), 4-ой ICHMT-ASME конференции по тепломассообмену и 15 национальной конференции по тепломассообмену (Пуна, Индия, 2000), Минском международном форуме по тепло-и массообмену (Минск, 2000, 2004, 2008), Российском национальном симпозиуме по энергетике (Казань, 2001), II Международной научно-практической конференции «Автомобиль и техносфера» (Казань, 2001), XXVI Сибирском теплофизическом семинаре (Новосибирск, 2002), VII Королевских чтениях (г Самара, 2003), Международном симпозиуме «Энергоресурсоэффектив-ность» (Казань 2005), IV и V II Российской конференции «Тепломассообмен и гидродинамика в закрученных потоках» (Москва, 2005), Международном конгрессе ASME (Чикаго, США, 2006), национальной конференции по теплоэнергетике (Казань, 2006), на научно-технических семинарах кафедры ТОТ КГТУ им А Н Туполева (1994-2008)

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 94 печатных работ, включая 2 монографии, 8 статей в центральных российских изданиях, 3 патента РФ на изобретение, 5 статей в российских и зарубежных сборниках, 6 учебно-методических изданий, 15 тезисов и 54 материалов докладов, включая 17 зарубежных

Личный вклад автора заключается в постановке общей цели и конкретных задач исследования, руководстве энергетическими обследованиями теплообменного оборудования, выполнении основной части экспериментальных исследований, анализе их результатов, разработке прототипов интенсифицированных теплообменных элементов и аппаратов и рекомендаций по повышению теплогидравлической эффективности теплообменного оборудования

Автор выражает благодарность акад РАН А И Леонтьеву и д т н, проф В В Олимпиеву за совместную работу по сравнительному анализу теп-логидравлической эффективности различных поверхностных интенсифика-торов теплообмена

Структура работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, приложении и списка использованных источников, насчитывающего 476 наименований Объем диссертации составляет 450 страниц машинописного текста, включая 112 рисунков, 18 таблиц

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении в краткой форме изложены обоснование актуальности выбранной темы, формулируются цель и основные задачи исследования, отмечается научная новизна, практическая значимость диссертационной работы, перечень решенных в диссертации и выносимых на защиту задач и положений, связанных с повышением теплогидравлической эффективности теп-лообменного оборудования

В первой главе показана роль теплообменного оборудования и его характеристик в энергетике, промышленности и коммунально-бытовой сфере На основе анализа сформулированы технические требования к современному теплообменному оборудованию и его важнейшим характеристикам Дан краткий анализ путей решения проблем по повышению характеристик ТА за счет интенсификации теплообмена Среди перспективных способов интенсификации теплоотдачи выделены поверхностные интенсификаторы теплообмена в виде дискретной шероховатости (периодических поперечных потоку выступов, систем сферических выемок и выступов), а также пористые материалы и покрытия

Повышенный интерес к использованию сферических выемок в качестве интенсификаторов теплообмена связан с более ранним ламинарно-турбулентным переходом и более поздним отрывом потока на криволинейных поверхностях при их использовании В главе приведены обзоры исследований картины течения, гидросопротивления и теплоотдачи в каналах с одиночными сферическими выемками и их системами П Н Кубанского, Р С Снидекера и С П Дональдсона, Г И Кикнадзе, А А.Александрова с соавторами, В Н Афанасьева и Я П Чудновского, К К Бивеса и др , П Р Громова, М И Рабиновича и др , ВС Кесарева, А П Козлова и А В Щукина, В П Почуева, А В Туркина, Э Д Сергиевского и др , А Сударева и др , К Пресера, Э П Волчкова, В И Терехова, С В ,Калининой и Ю М Мшвидо-бадзе, Г П Нагоги и ЮМ Анурова, А Б Езерского и В Г Шехова, А А Халатова и др , Ф М Лиграни, Дж.И Махмуда, М.Я.Беленького, М А Готовского и др , Р.С Банкера и К Ф Доннеллан, И Л Шрадера, К Л Мунябина, С Ф Баева, Н К Бурджесса, X -К Муна и др , С Муна и С Лау, К М К Чуй, Й Ю, X Динга и др , Ю И Шанина и О.И Шанина, А.В Митякова, В Ю Митякова и др , Л В Арсеньев с соавторами, С Д Хванга и X X Чо, Т С Гриффита и др , Ф Жоу, С А Исаева и др, К С Йео, Б С Ху и 3 Уонга,

Д Чаудхари и др , Дж Парка, С,С Бивеса, Т Дж Барбера и Э Леонарди, Ф Гренарда В Куинтилла-Ляройа, Э Ляроше, В Патрика и многих других Показано, что нанесение рельефов из сферических выемок на плоские и цилиндрические поверхности при их продольном обтекании приводит к росту гидросопротивления в основном от 1,25 до 2,5 раз в зависимости от геометрических параметров интенсификаторов, хотя имеются работы с ростом в 5-10 раз Выявлено, что нанесение системы сферических выемок на цилиндрические поверхности при их поперечном обтекании несколько снижает гидросопротивление систем труб Интенсификации теплообмена поверхностей с системами сферических выемок достигает 3,5 раз при турбулентном режиме течения основного потока Однако в существующих работах не отражено исследований в области ламинарных и переходных режимов, не даны границы переходов режимов течения в каналах и на поверхностях со сферическими выемками, практически отсутствуют обобщенные зависимости для расчета коэффициентов гидросопротивления, средней и местной теплоотдачи в каналах с выемками, нет простых и надежных методик и рекомендаций для инженерных расчетов и проектирования теплообменного оборудования с рассмотренным видом интенсификации теплообмена Показано, что на качество результатов численных исследований оказывает существенное влияние шага расчетной сетки и выбор модели турбулентности Существует значительная разница в полученных экспериментально и расчетным путем значениях коэффициентов теплоотдачи

Исследование гидравлического сопротивления и теплоотдачи в каналах со сферическими выступами проведено в работах И И Федорова, С Д Хванга и X X Чо, М А Готовского, М Я Беленького и Б С Фокина, М X Ибрагимова, В И Субботина и др, Легкого В М, Ю А Бабенко и В А Дикого, О Н Миронова, К Л Мунябина, А Беркоуна и Т Т Эль-Шеммери, Тэйлора, П Л Кириллова и др Анализ данных показал, что интенсификация теплоотдачи в каналах со сферическими выступами достигает в не стесненных каналах значений 3-3,5 раза Однако каналы с выступами обладают более значительными уровнем гидравлических потерь (за исключением результатов работы М А Готовского, М Я Беленького и Б С Фокина) В рассмотренной литературе практически не приводятся обобщающие зависимости и рекомендации по расчету теплообмена и гидросопротивления в каналах со сферическими выступами, что не позволяет производить инженерные расчеты и оптимизацию ТА с данным видом интенсификаторов

В первой главе представлен краткий обзор применения пороматериа-лов, дан анализ работ С В Белова, М Э Аэрова, О М Тодеса и Д А Наринского, В.Н Крымасова, В М Поляева, В А Майорова, Л Л Васильева, В И Субботина, В В Харитонова, 10 А Зеигарника, Ю В Полежаева, В В Аполлонова, Г П Нагоги, Ю Ф Гортышова, К Вафаи, А Берглса, А П Можаева, Ф В Пелевина и др по исследованию теплоотдачи и гидросопротивления в каналах с пороматериалами Показано, что применение пороматериалов позволяет значительно - в 10-100 раз - интенсифицировать процессы переноса тепла, что важно для высокотеплонагружен-

ных элементов Однако их использование значительно повышает гидросопротивление, что сдерживает их широкое использование в технике и промышленности Анализ показал, что существующие математические модели по теплообмену и течению в пористых структурах относятся в основном к транспирационному пористому охлаждению, практически отсутствуют методики по проведению оптимизации пористых теплообменных элементов, разработки моделей и теоретические исследования относятся в подавляющем большинстве к структурам малой и средней пористости, количество исследований, относящихся к структурам высокой пористости, весьма ограничены, практически не имеется рекомендаций и методик для расчета теплоотдачи и гидросопротивления в указанных условиях

В обзоре имеющихся работ по способам интенсификации теплоотдачи при свободной конвекции основное внимание уделено использованию микро- и макрошероховатости и рассмотрены работы Р С Прасолова, Т Фуджии и др , Р Дж Джофре и Р Ф Баррона, П К Сарма и др , А Берглса, С К Се и Р В Колдви, Л С Яо, О Г Мартыненко и др , А Бар-Коэна и В М Розенау, С Е Квака и Т X Сонга, С Шакерина, М Бона и Р И Лоэрке, Дж Танды, И X Ханга и В М Шиау, В Аунга и др , С А Сайда и Р Дж Крэйна, М С Бона и Р Андерсона, В П Ивакина и А Н Кекалова, В И Терехова и многих других Обзор свидетельствует о том, что существует несоответствие между результатами выполненных до сих пор исследований в отношении возможного уровня увеличения теплоотдачи при свободной конвекции около свободной поверхности посредством нанесения микро- и макрошероховатости Интенсификация теплообмена достигает значений от 10 до 200% Очевидно, что при выборе оптимальных форм поверхности возможна максимальная интенсификация теплоотдачи при свободной ламинарной конвекции В замкнутых полостях с шероховатыми вертикальными поверхностями возможна значительная интенсификация до 70-200% Данные для микро- и макрошероховатых открытых вертикальных каналов показывают практически отсутствие интенсификации теплоотдачи, особенно в области турбулентных течений Показано, что многие исследования проводились без обоснования выбора высоты и шага интенсификатора, его формы и т д, а также в узком диапазоне их варьирования Для окончательного утверждения о возможности интенсификации теплоотдачи необходимы комплексные исследования

Анализ научно-технической литературы показывает, что для решения проблем интенсификации теплоотдачи необходимы комплексные расчетно-теоретические и экспериментальные исследования теплообмена и трения в каналах с интенсификаторами В соответствии с этим выводом в первой главе сформулирована цель и основные задачи исследования

Во второй главе приведены результаты исследования гидродинамики и теплообмена в каналах теллообменного оборудования со сферическими выемками

В главе приведены описания рабочих участков и экспериментального стенда для исследования теплоотдачи и гидросопротивления в каналах со сферическими выемками.

Абсолютные значения геометрии сферической выемки с острыми и закругленными кромками изменялись в следующем диапазоне: глубина сферической выемки h=0,71-24 мм; диаметр сферической выемки D=7-58 мм (рис.1). Это позволяло получить следующие безразмерные конструктивные параметры интенсификаторов и канала - h/D=0,1-0,5; h/H=0,06-2,5; H/D=0,2--2,3. Такое сочетание H/D обеспечивало исследование гидросопротивления и теплоотдачи, как в стесненных, так и в нестесненных каналах. В исследовании обеспечивался широкий диапазон чисел Рейнольдса Reo, рассчитанных через эквивалентный диаметр канала, - от 200 до 30000. Выемки располагались на поверхности опытных пластин в шахматном порядке. Погрешность определения коэффициента теплоотдачи в экспериментах составляла 6-12%, а коэффициента гидравлического сопротивления - 5-8%.

Результаты визуализации подтвердили правильность ранее сделанного выбора классификации режимов обтекания сферических выемок. По результатам визуализации сделано уточнение моделей обтекания сферических выемок, предложенные в работе А.И.Леонтьева, В.В.Олимпиева и др. Рассмотрение работ по визуализации обтекания единичных сферических выемок и их систем позволяет выделить следующие основные режимы: ламинарное безотрывное обтекание, когда линии тока параллельны контуру выемки; ламинарное течение с присоединением потока в выемке; ламинарное течение без присоединения потока в выемке; турбулентное течение с присоединением потока в выемке; турбулентное течение без присоединения потока в выемке.

Для мелких выемок (h/D до 0,2) при малых скоростях (до 1 см/сек) обтекание выемок происходит ламинарным потоком без отрыва потока (рис.2). При дальнейшем увеличении скорости происходит отрывное обтекание выемки с присоединением потока в выемке и образованием рециркуляционной зоны, подобной обтеканию обратного уступа (рис.3).

Начиная со скоростей потока 0,1 см/с для «глубоких» выемок (h/D=0,3--0,5) и на порядок большими скоростями для «неглубоких» выемок (h„/D<0,2) в них образуется вихрь, ось вращения которого располагается поперечно основному потоку так, что концы этого вихря замыкаются, «присасываясь» к левой и правой по отношению к потоку поверхностям выемки. Данный режим течения называется режимом отрывного обтекания выемки без присоединения потока в выемке (рис.4). Выявлено, что при меньших скоростях для «глубоких выемок» эпицентры вихрей находятся на оси симметрии выемки. По мере увеличения скорости эпицентры стараются занять место ближе к передней кромке выемки.

Рис.1. Формы рельефов выемок с острыми (а) и закругленными (б) кромками

Рис.2. Фотографии безотрывного ламинарного обтекания сферической выемки; 11/0=0,14; Н/0=0,33; течение справа налево

а б

Рис.3. Ламинарное отрывное обтекание выемки с присоединением потока в ней: а - ЬЛ)=0,14; Н/Е)=0,33; течение справа налево; б - модель обтекания СВ ламинарным потоком с присоединением на дне СВ: I - зона рециркуляции, 2 - ламинарный по-гранслой, 3 - внутренний ламинарный пограничный слой в зоне обратного течения, 4 - обновленный внутренний ламинрный пограничный слой

Рис.4. Ламинарное обтекание выемки с осесимметричными макровихрями: а- результаты визуализации, ЬЯ)=0,21; НЯ)=0,25; течение справа налево; ЯеОк=500-2000; б - модель течения при присоединении потока на задней кромке и формировании осесимметричных макровихрей: 1 - рециркуляционное течение, 2 - сдвиговый слой, 3 - внутренний ламинарный пограничный слой, 4 - обновленный внутренний ламинарный пограничный слой, 5 - ось парного вихря, б - парный вихрь, 7 - боковая пара вихрей на выходе из выемки, 8 - центральная пара вихрей

Анализ визуализации течения за выемкой показал, что непосредственно за областью присоединения на задней кромке выемке происходит сильное возмущение потока вниз по течению с образованием боковой и центральной пары вихрей. Переключения работы вихрей не наблюдалось при всей продолжительности наблюдений - от 6 с до 20 мин. Однако наблюдается циклический выброс массы из выемки, что приводит к пульсации потока в выемке. Это согласуется с результатами визуализации Ф.М.Лиграни и др. Отмечено также, что обе части парного осесимметричного вихря в выемке не обмениваются массой между собой, т.е. при визуализации одна из частей выемки могла захватить часть дыма и в ней хорошо наблюдалась вихревая структура, другая оставалась чистой.

В выемке сравнительно большого абсолютного размера (диаметром 58 мм, глубиной 24 мм) в сильно стесненном канале (высота канала 12 мм) наблюдается возникновение торообразного вихря (рис.6). Данный режим рассматривается как предельный случай перехода от осемитричной вихревой

Направление движения основного потока _

ШШЩ

\\ \ Зона стабильного -\\ \ горизонтального вихря

\\ Зона присоединения \ поток <1

Осеснмметрхтныи выброс массы in выемки

Зона образования нестабильного вертикального вихря

Рис.5. Ламинарное обтекание выемки с торообразным вихрем: а - Ь/Т)=0,41; Ь/Н=2; НЛ)=0,21; течение справа налево; б - картина обтекания выемки ламинарным потоком с торообразным вихревым образованием в выемке

структуры при ламинарном обтекании выемок к турбулентному моновихревому обтеканию.

Установлено, что на всех режимах ламинарного обтекания поверхности со сферической выемки новые порции вещества попадают в выемку в районе задней по потоку кромки (рис.6). Анализ фото- и видеоматериала показал, что во всех вышеперечисленных режимах над выемкой не возникает вихревой структуры а также не выступает достаточно заметных гидродинамических тел.

Анализ экспериментальных данных показал, что ламинарно-турбулентный переход в каналах со сферическими выемками происходил при массовых скоростях потока 3.. .4 кг/м2с.

В экспериментах при турбулентном обтекании выемок относительной глубиной h/D=0,14--0,5 визуализировался одиночный вихрь, который находится под углом к набегающему потоку и имеет эпицентр на передней части выемки. Выброс массы из вихря производился в задней части выемки по потоку. Вид сверху на данную вихревую структуру показывает, что он находится под углом около 45-65° к набегающему потоку (рис.7).

Описанные режимы течения наблюдались в широком диапазоне геометрических параметров выемок Абсолютные размеры выемок, стесненность канала, наличие системы выемок - все эти параметры не накладывали ограничений.

На основе представленных данных по визуализации течения разработана карта режимов обтекания одиночной сферической выемки и системы выемок с острыми кромками при Reh=2-10000 и ЬЛ>0,14-0,5. Для удобства обобщения многочисленных экспериментов предлагается при составлении карты режимов использовать число Рейнольдса Reh, рассчитанного по глуби-

Рис.б. Картина обтекания выемки ламинарным потоком (течение справа налево)

не выемки. В работе в табличной и графической форме (рис.8) представлены режимы течения в каналах со сфероидальными выемками.

а б

Рис.7. Обтекание выемки с образованием единичной вихревой структуры: а - визуализация; 11/0=0,14; НЛ)=8; Яеок=1500; течение справа налево; б - модель турбулентного обтекания выемки с образованием единичной вихревой структуры: 1 - рециркуляционная зона, 2 - сдвиговый слой, 3 - внутренний турбулентный пограничный слой, 4 - обновленный внутренний турбулентный пограничный слой, 5 - смерчеобразный вихрь, 6 - дорожка Кармана

Исходя из проведенной визуализации и анализа литературных данных можно утверждать, что интенсификация теплоотдачи при использовании сферических выемок возникает за счет постоянного разрушения пограничного слоя за выемками и повышения уровня турбулентности за ними.

Сравнение полученных данных по гидросопротивлению в каналах со сферическими выемками и без них демонстрирует, что в диапазоне ReD=1000-2000 увеличение коэффициента гидравлического сопротивления для относительно «глубоких» выемок (h/D=0,3-0,5) в стесненном канале достигает максимальных значений от 20 до 600 раз, по сравнению с аналогичным гладким каналом; в области турбулентных чисел ReD=4000-30000 для «мелких» сферических выемок (h/D=0,14) в стесненных каналах коэффициент гидравлического сопротивления возрастает от 1,1 до 2 раз. Для «глубоких» сферических выемок (h/D=0,5) коэффициент гидравлического сопротивления £,0 возрастает от 15 до 400 раз.

Для инженерных расчетов гидравлического сопротивления проведено обобщение экспериментальных данных (табл.1) по уравнению подобия £,= f(Re, h/D, H/D), где в качестве определяющей температуры использовалась средняя по длине канала температура воздуха tB, а в качестве определяющего параметра - глубина сферической выемки h - при ламинарных и переход-

- - /

1 IV л„

У

- *. л

Рис.8. Карта режимов обтекания поверхности с выемками: I - ламинарное безотрывное обтекание, II - ламинарное отрывное обтекание с присоединением потока, III - ламинарное отрывное обтекание без присоединения потока, IV - ламинарно-турбуленгный переход

ном режиме, - эквивалентный диаметр канала - при турбулентном режиме

Таблица 1

Обобщающие зависимости л о гидросопротивлению _в каналах со сферическими выемками_

Ламинарное отрывное без присоединения потока обтекание поверхности со сферическими выемками, каналы с двухсторонним расположением выемок с острыми кромками

= 0,9338/((H/d)2'34 Reh) (1) h/D=0,21, Reh=40-2200, H/D=0,2-0,8

=2,8393/((H/D)3'51 Reh) (2) h/D=0,31, Reh=40-2200, H/D=0,2-0,8

5h=76,895/((H/D)301 Reh) (3) h/D=0,5, Reh=40-2200, H/D=0,2-0,8

Турбулентное (переходное) отрывное обтекание поверхности со сферическими выемками, каналы с двухсторонним расположением выемок с острыми кромками

=1,2406 (h/D)2'62 /(Re®,ls (H/D)3'7 (h/D)°'53) (4) h/D=0,14-0,31, Re„=270-11000, H/D=0,21-2,33

£,h = 0,07872/((H / D)2'632) (5) h/D=0,5, Reh=270-11000, H/D=0,21-2,33

Турбулентное отрывное обтекание поверхности со сферическими выемками, ReD=7 103—5 10\ f=0,69,0,l<h/D<0,5,0,1<H/D<0,4

4 = 0,62 Re"0'25 (Н / D)m (h / D)0'23 m=0 при 0,l<h/D<0,3, m= -0,15 при 0,3<H/D<0,5 (6) для каналов с односторонними выемками с гладкими кромками

E, = 0,75 Re~°'25(H / D)m (h / D)0'23 m=0 при 0,l<h/D<0,3, m=-0,5(h/D)+0,l при 0,3<H/D<0,5 (7) для каналов с односторонними выемками с острыми кромками

4 = 0,7 Re"0-25 (H / D)m (h / D)0,38 m= -0,22-1,6(h/D)+l ,8(h/D)2 (8) для каналов с двусторонними выемками с гладкими кромками

% = 0,78 Re-0'23 (H / D)m (h / D)0'38 m= -0,1 -0,08(h/D)-0,78(h/D)2 (9) для каналов с двусторонними выемками с острыми кромками

Сравнение полученных данных по средней теплоотдаче в каналах со сферическими выемками и без них демонстрирует, чго в диапазоне чисел ReD=pwD3KB/(i=l 000-2000 интенсификация теплоотдачи достигает максимальных значений - до 7,75 раз, которая уменьшается при увеличении и уменьшении чисел Рейнольдса, при числах ReD=30—40 интенсификации теплоотдачи не наблюдается при всех значениях H/D и h/D, в области турбулентных течений максимальная интенсификация теплоотдачи наблюдается в стесненных каналах (H/D = 0,34-0,7) при «глубоких» выемках (h/D=0,5) -до 3,5 раз, в области турбулентных течений интенсификация теплоотдачи в нестесненных каналах (H/D =0,7-2) при «глубоких» выемках (h/D=0,5) составляет до 3,3 раз, в области турбулентных течений интенсификация теплоотдачи наблюдается в стесненных и нестесненных каналах при выемках

с h/D=0,21 составляет соответственно до 1,62 и до 1,76 раз При анализе учитывалось увеличение поверхности за счет нанесения рельефа выемок и изменения эквивалентного диаметра канала

Обобщение экспериментальных данных по теплоотдаче в каналах со сферическими выемками (табл 2) производилось по уравнению подобия Nu=f(Re, h/D, H/D), где в качестве определяющей температуры использовалась средняя по длине канала температура воздуха tB, а в качестве определяющего параметра - глубина сферической выемки h - при ламинарных и переходном режимах, - эквивалентный диаметр канала D3KB - при турбулентном режиме

Таблица 2

Обобщающие зависимости по средней теплоотдаче _в каналах со сферическими выемками_

Ламинарное отрывное обтекание с присоединением потока поверхности со сферическими выемками острые кромки, двухстороннее расположение

Nuh =0,055Re°-9(H/D)°34 (10) h/D=0,14, Reb=6-183, H/D=0,389-2,33

Ламинарное отрывное обтекание без присоединения потока в выемке поверхности со сферическими выемками острые кромки, двухстороннее расположение

Nuh =0,012 Reh(h/D)0,61 (И) h/D = 0,21-0,5, Reh= 14-2100, H/D = 0,28-1,68

Nuh =2,62 КГ4 Reh(H/D)~2'66(h/D)°'61 (12) h/D=0,21-5, Re„=70-1700, H/D=0,2-0,28

Турбулентное (переходное) отрывное обтекание поверхности с выемками острые кромки, двухстороннее расположение

Nuh = 0,025 Re"'94 (h/D)0'887 (13) h/D = 0,14-0,5, Reh=270-7200, H/D=0,28-2,33

Nuh =0,9 10-4Re;,O7'(n/D)-''87(h/D)ü'887 (14) h/D= 0,21-0,5, Re„=560-11000, H/D=0,2-0,28

Турбулентное отрывное обтекание поверхности со сферическими выемками, ReD=7 1 03-5 1 04, f=0,69, 0,l<h/D<0,5, 0,1<H/D<0,4

Nu = 0,037 Re0'8 (H / D)m (h / D)0'42 m=-0,33(h/DH)2S (15) для каналов с односторонними выемками с гладкими кромками

Nu = 0,03 3 Re0'8 (H / D)m (h / D)0,42 m=-0,46(h/DH)3 (16) для каналов с односторонними выемками с острыми кромками

Nu = 0,057 Re0'76 (H / D)m (h / D)0'45 m= -0,22-1,6(h/D>+l,8(h/D)2 (17) для каналов с двусторонними выемками с гладкими кромками

Nu = 0,071 Re°'76(H / D)m (h / D)0,49 m= -O^ö-O^h/D'+O^th/D)2 (18) для каналов с двусторонними выемками с острыми кромками

Для оценки влияния f и взаимного смещения выемок при двухстороннем расположении на гидравлическое сопротивление и среднюю теплоотдачу

предложены монограммы зависимости отношения и 1Ми/Мигп от Г и смещения 5.

На основе полученных данных по гидросопротивлению и средней теплоотдаче в каналах со сферическими выемками разработаны рекомендации (табличные формы) в виде зависимостей а/агл и от режимных параметров и геометрии каналов и интенсификаторов для выбора рациональных ин-тенсификаторов для пластинчатых, кассетных, кожухопластинчатых, ла-мельных и трубчатых теплообменные аппараты.

В главе приведен анализ выпускаемых промышленностью ТА с интен-сификаторами, близкими к сферическим элементам. Для апробации предложенных рекомендаций по расчету и проектированию созданы прототип ко-жухопластинчатого ТА (рис.9) и пластинчатого теплообменного элемента (ТЭ) со сферическими интенсификаторами (рис. 10).

Проведенные испытания теплообменника при различных сочетаниях теплоносителей и режимных параметров показали, что эффективность интенсифицированного теплообменника выше на 25-50%, чем гладкостенного (рис. 11—12).

Сравнение данных исследований теплообмена в ТЭ при течении в обоих каналах воздуха показало, что при малых расходах теплоносителя наблюдается малая интенсификация - до 25%; с ростом расхода теплоносителей интенсификация теплообмена достигает 70%, которая уменьшается при высоких расходах теплоносителя. Исследования гидросопротивления показали, что в общие потери давления основную долю вносят местные сопротивления входа/выхода из ТА и ТЭ. Полученные результаты испытаний ТА и ТЭ пол-

ностью подтверждают ранее полученные данные по интенсификации теплоотдачи.

>4'--:-:•

й

% 0,4

ошя

Тегиюобмсни вс с формованными Г1ЛПС"П1наМП

Глэдкостедный теплообменник

Рис.10. Схема элемента

теплообменного

Тепловая мощность теплообменника. Вт Рис.11. Результаты тепловых исследований кожухо-пластинчатого теплообменника при использовании в качестве теплоносителя холодного воздуха в канале с выступами и горячего воздуха в межканальном пространстве с выемками

Ч

хГ Тджюбменник

^сфармс>Бакным11Ш1пст11н;т|1|

120

¡00

5. ВО г

60 40 20 0

о

0 У

.0 / ■

и [ а 3 -

-А 1 - - --4 I-

Тештв.тя Мощность гетсобдкнмкл. Вт

Рис.12. Результаты тепловых исследований кожухопластинчатого теплообменника при использовании холодного воздуха в межканальном пространстве с выемками и горячего воздуха в канале с выступами

6 Сх, г/с

Рис.13. Результаты тепловых исследований теплообменного элемента при течении в обоих каналах воздуха: и • - глад-костенные ТЭ при Ог=11 г/с и Ог=3 г/с;

о и □ - интенсифицированные ТЭ при Ог=11 г/с и бг=3 г/с

В третьей главе приведены результаты исследования гидродинамики и теплообмена в каналах теплообменного оборудования со сферическими

выступами.

В главе приведены описания рабочего участка и экспериментального стенда для исследования теплоотдачи и гидросопротивления в каналах со сферическими выступами. Погрешность определения коэффициента теплоотда-

Рис. 14. Форма рельефа выступов

чи в экспериментах составляла 6-12%, а коэффициента гидравлического сопротивления - 5-8%

Экспериментальное исследование проводилось в стесненных и нестесненных каналах прямоугольного сечения шириной 96 мм при варьировании высоты канала в диапазоне от 5 до 12 мм при следующих безразмерных параметрах интенсификаторов и канала - h/D=0,21-0,5, h/H=0,125-0,5, H/D=0,7-l,68 (рис 14)

Сравнение полученных данных по гидросопротивлению в каналах со сферическими выступами и без них демонстрирует, что в диапазоне чисел ReD=1000 .2000 увеличение коэффициента гидравлического сопротивления в стесненном канале достигает максимальных значений - до 20 раз, по сравнению с аналогичным гладким каналом, в области чисел ReD=4000 30000 для «мелких» сферических выступов (h/D = 0,21) в стесненных каналах коэффициент гидравлического сопротивления E,d возрастает - до 2-2,5 раз, для относительно «высоких» сферических выступов (h/D=0,5) при ReD=4000 30000 коэффициент гидравлического сопротивления <;D возрастает - до 10 раз Сравнение данных по средней теплоотдаче в каналах со сферическими выступами и без них показало, что в диапазоне чисел Reo=1000-2000 интенсификация теплоотдачи достигает максимальных значений - до 8 раз, которая уменьшается при увеличении и уменьшении чисел Рейнольдса, в области чисел Reo=4000 30000 интенсификация теплоотдачи в каналах с выступами h/D=0,3 возрастает - до 2,5 раз

Для инженерных расчетов и оптимизации конструкции тегшообменных аппаратов с интенсификаторами теплоотдачи в виде сферических выступов получены обобщающие зависимости (табл 3)

Таблица 3

Обобщающие зависимости по гидросопротивлению и средней

теплоотдаче в каналах с двухсторонними сферическими выступами

Переходный режим обтекания поверхности со сферическими выступами

5h =6451,24 (h/D)4'597/((H/D)1'853 Reh) (19) Re„=l 00-530, H/D=0,7-l,68, h/D=0,21-0,5

Турбулентное отрывное обтекание поверхности со сферическими выступами

=16,315 (h/D)3,572 /(Re°'15 (H/D)u) (20) Reh=530 16000, H/D=0,7 1,68, h/D=0,21 0,5

Переходный режим обтекания поверхности со сферическими выступами

Nu h= 0,0039 Rej;1 (H/D)("°'789+3'89(h/D)) (21) Reh=105 530, H/D=0,7-"-l,68, h/D=0,21-0,5

Турбулентное отрывное обтекание поверхности со сферическими выступами

Nuh=0,075Reh°-75(h/Df527 (22) Reh=530 16000, H/D=0,7-l,68, h/D=0,21-0,5

При обобщении в качестве определяющей температуры использовалась средняя по длине канала температура воздуха ^ , а в качестве определяющего параметра - высота сферического выступа Ь.

В четвертой главе представлены результаты исследований гидродинамики и теплообмена в пористых теплообменных аппаратах и элементах.

Разработка конструкций теплообменных элементов возможна только при использовании оптимальных материалов и при использовании всех современных технологических возможностей. Одним из перспективных и эффективных способов интенсификации тепломассообменных процессов является использование в теплообменных устройствах пористых металлов. Физическую основу этого способа составляет чрезвычайно высокая интенсивность теплообмена между высокоразвитой поверхностью проницаемой матрицы и протекающим сквозь нее теплоносителем, вызванная постоянным перемешиванием теплоносителя в сообщающихся порах, а также высокий коэффициент теплоотдачи на границе раздела пористый слой - непро-ницаемя стенка вследствие постоянного пограничного слоя. Практическая реализация этого способа стала возможной только после того, как развитие технологии и, в первую очередь, порошковой металлургии позволило производить разнообразные пористые материалы. Наиболее перспективным материалом для изготовления габаритных облегченных теплонагруженных элементов является пороматериал или высокопористый ячеистый проницаемый материал (ВПЯМ). Особенности структуры ВГ1ЯМ показаны на рис.15.

Рис.15. Фотография пороматериала (ВПЯМ) разной пористости (П=0,85-0,95) и с разными диаметрами пор (^=0,61-3,5 мм) и схема элементарной ячейки пороматериала

Представлена физическая и математическая модель течения и теплообмена в каналах со вставками из ВПЯМ, которая является универсальной, так как позволяет рассчитывать поля скоростей, температурные поля каркаса и теплоносителя в пористом материале любой структуры. Однако, анализ математической модели показывает, что она содержит некоторые эмпирические коэффициенты переноса (коэффициент внутрипорового теплообмена ау, эффективные коэффициенты теплопроводности жидкости и каркаса

, , коэффициента теплоотдачи от стенки к жидкости в пристенных порах

) и сопротивления (вязкостный а и инерционный (3 коэффициенты) и не имеет точного аналитического решения Таким образом, данная математическая модель является полуэмпирической, требующей проведения ряда экспериментальных исследований

В главе дано описание методического обеспечения исследований теп-логидравлических характеристик каналов с пористыми вставками, в том числе стендов и рабочих участков для исследования поверхностной эффективной теплоотдачи, гидросопротивления и структуры потока при течении жидких и газообразных теплоносителей

В работе получены корреляционные зависимости для вязкостного а и инерционного Р коэффициентов сопротивления ВПЯМ с пористостью П=0,8-0,93 и диаметром пор с!п=0,6-4 мм

При обобщении экспериментальных данных по теплообмену в каналах с пористыми вставками малой и средней проницаемости обычно применяется коэффициент внутренней теплоотдачи av Однако ввиду низкой теплопроводности металлического каркаса и ослабления роли av в высокопористых структурах, при оценке интенсивности теплообмена, часто возникает необходимость пользоваться не коэффициентом av, а коэффициентом теплоотдачи на границе «пористый слой - непроницаемая стенка», определяемым по среднемассовой температуре потока а = Q /[F(TCT _ТЖ)] Для получения количественных закономерностей по теплоотдаче в каналах с высокопористыми вставками при течении воздуха были проведены экспериментальные исследования на вставках, полученных на основе 16 пористых образцов из ВПЯМ из меди, нихрома и инвара с П=0,854-0,97, d„=0,8-4,0 мм, длиной L=140-300 мм, установленных в каналах теплообменных трубок, причем все они были разбиты на две группы 5 из них имели совершенный контакт со стенками каналов и 11 были установлены в каналах за счет сил упругости самого образца

Исследования теплоотдачи в каналах с вставками из ВПЯМ подтвердили значительную интенсификацию теплопереноса в каналах с пористыми вставками, не имеющими совершенного контакта со стенками каналов Установлено, что интенсификация теплообмена в каналах с вставками из ВПЯМ с П=0,944, не имеющими идеального контакта со стенками, составляет при ReD =2,4 104 до 5,1 раз, а для вставок с П=0,899 - до 6,73 раз Сравнение уровня теплообмена в каналах с пористыми вставками, имеющими и не имеющими совершенного контакта со стенками канала, позволяет заключить, что теплообмен в канале со вставками, имеющими совершенный контакт со стенками, в 3-5 раз выше Например, для каналов с вставками с П=0,954 при ReD=2,4 104 интенсификация составила 14,0 раз, а для вставки с П=0,904 -

а = 6,16 107d,r2n "4-7\ ß = 5,61 102dn~'n~"'2

(23)

(24)

до 22,23 раз Эксперименты, проведенные на нескольких вставках, отличающихся друг от друга материалом каркаса, показали, что теплоотдача на границе «пористый слой - непроницаемая стенка» дополнительно зависит от соотношения теплопроводности материала каркаса и молекулярной теплопроводности теплоносителя А,км /Хж

Математическое описание выявленного влияния на теплоотдачу режимных и конструктивных параметров канала и вставок позволило во всем диапазоне изменения определяющих параметров получить зависимости

— для вставок, не имеющих идеального контакта со стенками канала

Nud = 0,35Re°D65 Pr0'4(Pr/Prw)°,14n-5'6 (25)

- для вставок, имеющих идеального контакта со стенками канала

Nud = 4,35Re°D35 Pr°'4(Pr/Prw)0J4(^KM /ЯЖ)°',41Г8'5 (26)

Зависимость (25) справедлива во всем диапазоне изменения определяющих параметров ReD=103 2,5 104, П=0,83 0,97, dn/D=0,06 0,4, Рг=0,7 8, А.км/А,ж=23 13000,L/D=l 12, азависимость (26)-ReD = 9 103 2,5 104, П=0,9 0,95, dn/D=0,06 0,16, Рг=0,7, Хш/Хж =358,5 14800, L/D=9 . 12

Сравнение результатов экспериментального исследования эффективной теплоотдачи в каналах с образцами из ВПЯМ с данными работ 10 Ф Гортышова, В М Поляева, В Н Крымасова, Г П Нагоги, А Берглса, М Э Аэрова и др , где проводились исследования пористых вставок различных структур, близких по значению пористости, показало, что интенсивность теплообмена в каналах со вставками из ВПЯМ, не имеющими совершенного контакта со стенками, примерно на порядок выше интенсивности теплообмена, наблюдаемой в пустых гладких каналах, и примерно в 3 раза выше интенсивности теплообмена в шаровых засыпках и зернистых материалах с таким же скреплением со стенками в данном диапазоне изменений значений ReD и П В то же время у относительно высокопористых (П=0,7 0,96) вставок из медных и стальных проволок, также не имеющих совершенного контакта со стенками, коэффициенты теплоотдачи оказались сопоставимы со вставками из ВПЯМ Кроме того выявлено, что интенсивность теплоотдачи в каналах с ВПЯМ, имеющих совершенный контакт со стенками, удовлетворительно согласуется с результатами, полученными на сетчатых материалах, имеющих такое же скрепление со стенками каналов

Результаты проведенного опытного сравнения по теплообмену и гидросопротивлению теплообменных трубок с внутренним припаянным оребре-нием, хаотической спаянной засыпкой колец тонкостенных медных колец и ВПЯМ, имеющего и не имеющего идеального контакта со стенками канала, показали, что трубы с оребрением и с хаотической спеченной засыпкой колец имеют высокий уровень теплопередачи, свойственный трубам с ВПЯМ, но

обладают наименьшим сопротивлением. Поэтому одним из направлений исследований являлся поиск оптимального способа применения пористых интенсифицирующих материалов, обеспечивающих максимальный уровень теплообмена при достаточно низком уровне гидравлического сопротивления.

В работе экспериментально исследовались теплоотдача и гидросопротивление для случая частичной межканальной транспирации, когда теплоноситель должен двигаться не вдоль оси канала, в котором установлена пористая вставка, а поперек или под некоторым углом, сокращая тем самым длину пути и как следствие - потери давления в канале. Как показывает сравнительный анализ, средняя эффективная теплоотдача (Ыи) в канале с пористыми вставками с частичной межканальной транспирацией (рис. 16) по отношению к каналам со сплошными вставками (N110) не уменьшается во всем исследованном диапазоне конструктивных и режимных определяющих параметров. Уменьшение же потерь давления при П=0,954 составляет Др/Др0=0,50, при 0,899 - 0,47, а при 0,844 - 0,31 (где Лр0 - потери давления в канале со сплошной вставкой).

Одним из направлений исследований гидродинамики и теплообмена в каналах с пористыми вставками является изучение процессов переноса Рис.16. Характеристики исследованных пористых при наличии пористых вставок из ВПЯМ слоев или пористых вста-

вок с различными полостями или сквозными отверстиями в теле пористой структуры (рис. 17). Эксперименты показали, что использование сверлений позволяет снизить гидро-сопро-швление до 33 раз при П=0,864, до 19 раз при П=0,899 и до 15 раз при П=0,944 при уменьшении коэффициента теплоотдачи всего на 12-96% по сравнению с каналами с пористыми вставками, полностью перекрывающими поперечное сечение канала. Анализ полученных результатов показывает, что уменьшение гидравлического сопротивления Ар0/Др (Лр0 и Др - сопротивление каналов со вставками соответственно зависит от пористости П и

относительной площади поперечного сечения пустот И = Рсв / Р, (Рсв - суммарная площадь поперечного сечения отверстий, Р - площадь поперечного сечения канала) и не зависит от диаметра пор с!п и режима течения. На основе анализа экспериментальных данных получена зависимость для расчета гидропотерь в каналах со вставками из ВПЯМ со сверлениями:

= 1+586,5-Р''38(1-П). (27)

а 6

Рис.17. Схемы установок пористых вставок в каналах: а - пористое покрытие; б - пористая вставка с отверстиями

Для описания средней эффективной теплоотдачи предлагается использовать критериальные уравнения (25) и (26) с использованием вместо обычного значения пористости П модифицированное значение пористости Пм = П + (1 + П)Уп / V, которое определяется с учетом дополнительных пустот в теле пористого материала (Уп - объем пустот за счет сверлений и прочих дополнительных пустот в теле пористой структуры, кроме пор; V - объем канала с пористой структурой).

Проведенные испытания пористых теплообменных аппаратов типа «газ-газ» и «газ-жидкость» показали их высокую тепловую эффективность (до 94%) при высокой компактности и высоких мощностях на прокачку теплоносителя. Использование описанного способа снижения гидросопротивления позволило при сохранении тепловой мощности снизить уровень гидросопротивления теплообменных пористых матриц до 5 раз.

Физический смысл интенсификации теплообмена в каналах с дискретно установленными пористыми вставками заключается в поддержании высокой степени турбулентности за пористыми вставками, т.е. пористые вставки устанавливаются на определенном расстоянии, на котором степень турбулентности потока достаточно высока, за счет чего поддерживается высокий уровень теплоотдачи. Анализ полученных результатов при термоанемомет-рических исследованиях структуры потока за пористыми мембранами показывает, что степень турбулентности потока непосредственно на выходе из пористого образца (х=3 мм) достигает местных значений Ти=10-70% (при осредненных по высоте канала значениях Ти=9-32%). Существует взаимосвязь степени турбулентности за пористой вставкой и ее параметров. Установлено, что длина пористой вставки, высота канала, первичная турбулентность потока (перед пористой вставкой) и последующая вставка практически не оказывают влияния на степень турбулентности за пористой вставкой. Анализ данных по влиянию на степень турбулентности и закон ее затухания скорости набегающего поток на пористую вставку показал, что в диапазоне скоростей от 4 до 31,5 м/с средняя степень турбулентности потока на выходе из пористой вставки остается практически постоянной (наблюдается лишь характерное незначительное (до 10%) уменьшение степени турбулентности при увеличении скорости фильтрации). При уменьшении скорости фильтрации ниже 4 м/с наблюдается резкое уменьшение степени турбулентности потока на выходе из пористой вставки, что в первую очередь связано с изменением характера течения теплоносителя в пористом каркасе, характеризуемом

уменьшением взаимодействия потоков в сообщающихся порах и пропадания «струйного» потока в сообщающихся порах.

Общий вид уравнения для расчета степени турбулентности за пористой вставкой и закон затухания турбулентности за данной вставкой можно описать единой зависимостью в виде:

Ти = 13,694К0>289 - 2,243К°'3361п(х), (28)

где Ти - степень турбулентности (%); х - координата по ходу движения теплоносителя, мм; К>108 - проницаемость, м2. Зависимость (29) справедлива по всей длине зоны затухания турбулентности, числах Рейнольдса Яеп=5000-40000, образцов из ВПЯМ с пористостью 0,85-0,97 и диаметром пор 0,81-3,5 мм. Длина зоны затухания может быть оценена путем сравнения степени турбулентности, полученной по зависимости (28) и рассчитанной для гладкого канала. То есть математически длина Х3 зоны затухания может быть оценена как Х3=х если Ти(х) = Ти0(х), где Ти0(х) - степень турбулентности в пустом канале в данном сечении по длине канала, которое может быть рассчитано с учетом рекомендаций А.С.Сукомела и др.

На основе проведенного анализа существующих пористых материалов предложен, создан, исследован и запатентован (Патент на изобретение РФ № 22127408. Бюлл. № 7. 10.03.99) новый пористый материал - упорядоченный высокопористый материал (УПМ, рис.18). Этот материал является упорядоченной, прогнозируемой структурой и сочетает в себе объемно развитую структуру каркаса и канальность, что обеспечивает наличие большой, регулируемой удельной поверхности каркаса и позволяет достигать эффективного перемешивания потока теплоносителя при течении сквозь данную пористую структуру. УПМ не имеет замкнутых и тупиковых пор.

а б е

Рис.18. Структура УПМ: а - с ячейками квадратного сечения; б - с ячейками круглого сечения; в - штырьковые

Для каналов с УПМ проведены экспериментальные исследования теплоотдачи и гидросопротивления для выработки рекомендаций для их расчетов в инженерных задачах. В эксперименте исследовались вставки из УПМ, выполненные из различных материалов (медь, латунь, нержавеющая сталь, текстолит, алюминий) с различной пористостью Г1=0,512-0,86, диаметром пор с!,,—! ,5-3,5 мм и шагом между центрами пор 1=2,6-5,2 мм.

Увеличение гидравлического сопротивления в канале с УПМ по сравнению с гидросопротивлением в гладком канале составило при Ие = 1500 от 9,1 раз до 28,7 раз в зависимости от пористости, а при Яе = 7000 от 7,7 раз до 30,3 раз. Получены обобщающие зависимости для вязкостного а и инерционно: о Р коэффициентов для расчета гидросопротивления по уравнению Дарси

а = 1,53 108П_1,34Г2 Р = 630П""1'75Г|

(29)

Экспериментальные данные по поверхностной эффективной теплоотдаче ы канале со вставками из УПМ при условии установки без идеального контакта были обобщены единои зависимостью

Nu D =7,34 I0~3 Re q 767 Prf0,43

f ~ \°>25 Pr,

Pr Ч1 'w У

П

-0,757

\0,071

-1,73

(30)

а для каналов со вставками из УПМ при условии установки с идеальным контактом

Nud =3,94 10 Rejj Pif

0,43

Ii

Pr

A 1 Ui

\0.25

П

-1,52

0,168

-0,514

(31)

Приведенные зависимости для УПМ справедливы в диапазоне определяющих параметров ReD = 1,5 103 1 104, П=0,512 0,86, d„ = 1,5 3,5 мм, А.к/Я.ж=0,4 700

В пятой главе приведены результаты исследований гидродинамики и теплообмена внешних и внутренних свободноконвективных вертикальных течений с интенсификацией Целью проводимых исследований являлось изучение свободноконвективных течения и теплоотдачи на поверхности вертикальной пластины и в вертикальных каналах с различными типами интен-сификаторов теплоотдачи Основными задачами исследований ставились уточнение уровня возможной интенсификации теплоотдачи, определение оптимальных параметров итенсификаторов теплоотдачи при различных режимах течений и получение зависимостей для инженерных расчетов гидродинамики и теплообмена интенсифицированных свободноконвективных течений

Исследования течения проводились на гладкой вертикальной пластине длиной L = 1000 мм и шириной Ь = 360 мм В экспериментах реализовался омический нагрев при постоянном тепловом потоке от стенки qw = const,

причем тепловой поток изменялся в диапазоне qw =12,54. 440,07 Вт/м2 Определяющие параметры в экспериментах изменялись в следующем диапазоне местное число Рэлся (Rax), рассчитанное через Atw =tw -t0'

Rax=7,6 104 4,5 10* местное модифицированное число Рэлея (Ra*), подсчитанное через qw Ra*= 3,1 105 1,410'2, температурный напор lw ~ 10 = 6,8. 48,5°C, Pr=0,7 Во всем диапазоне изменения чисел Рэлея визуализация потока показала, что по всей длине вертикальной поверхности формируется ламинарный пограничный слой Полученные в ходе обобщения зависимости для местной и средней теплоотдачи на гладкой вертикальной поверхности при свободной конвекции газа в условиях qw = const имеют вид

Nu, =0,245 (Rax#)0-239, (32)

NuL =0,256 (RaL#)0'239 (33)

Исследования теплообмена и течения проводились также в вертикальном гладком плоском канале длиной L = 1000 мм, шириной Ь = 360 мм при одностороннем нагреве Высота канала В (расстояние между стенками) изменялась от 15 мм до 60 мм с шагом 15 мм, что позволило получить соотношение L/B= 16,66 .66,66 В экспериментах также реализовался омический нагрев при постоянном тепловом потоке от стенок qw = const (граничные условия 2-го рода), причем тепловой поток изменялся в диапазоне qw = 4,54 460,5 Вт/м2 Определяющие параметры в экспериментах изменялись в следующем диапазоне модифицированное число Рэлея

* 2 5 -

RaD= 5,1 10 5,4 10 , рассчитанное через At = tw -10 , модифицированное число Рэлея Rag= 13,3 1,3 106, подсчитанное через qw , модифицированное число Рэлея Rap= 3,4 102 1,9 107, подсчитанное через qw, модифицированное число Рейнольдса Re^ = 14 347,9, температурный напор tw -t0 =6,8 53,3°С, Рг=0,7 Проведенная визуализация показала, что в вертикальном канале реализовывались как ламинарный, так и переходный и частично турбулентный режимы течения

На основе экспериментальных данных получена зависимость для взаимосвязи средней скорости свободноконвективного потока и подъемной силы

R^=0,68 (Ra*D)0'479 (34)

Обработка экспериментальных данных по теплоотдаче выполнена в виде уравнения подобия Nu = f(Ra#), где в качестве определяющего размера выбиралась либо высота канала В, либо эквивалентный диаметр канала D В качестве определяющей температуры использовалась температура теплоносителя на входе в канал tD В первом варианте результаты экспериментальных исследований средней теплоотдачи во всем диапазоне изменяемых параметров для гладкого вертикального канала были обобщены зависимо-

стью, которая справедлива в следующем диапазоне определяющих параметров L/B= 16,66 66,66, Ra^= 13,3 1,3 106, Pr = 0,7

Nu^ = 0,286 (Ra£)0,28 (35)

Во втором варианте результаты экспериментальных исследований средней теплоотдачи во всем диапазоне изменяемых параметров для гладкого вертикального канала были обобщены зависимостью, которая справедлива в следующем диапазоне определяющих параметров L/D= 9,72 34,72, Ra£=3,4 102 1,9 1 07, Pr= 0,7

Nu^ = 0,207 (Rap)0'287 (36)

Исследования теплообмена и течения проводились также в вертикальном цилиндрическом канале длиной L =400 1630 мм, с внутренним диаметром D = 41,3 мм и соотношении L/D = 9,68 39,47 В экспериментах реализовался нагрев при постоянном тепловом потоке от стенок qw = const, причем тепловой поток изменялся в диапазоне qw =4 1800 Вт/м2 Определяющие параметры в экспериментах изменялись в следующем диапазоне моди-

, D # gP2CpP(tw -t0)D4 ,-4 .

фицированное число Рэлея Ra =---=6 10 -6 10 , модифици-

LX\i

gp2cJ3qD5 , h

рованное число Рэлея Ra* =-4.-=2 10-2 10 , модифицированное чис-

ЬГц

и pwD2

ло Рейнольдса ReD=r-=34-225; средний температурный напор

_ ^

tw -t0 =2-150°С В опытах реализовывались режимы с развивающимся профилем температур (ядро потока прогрето) и с профилем температур подобным профилю температур на одиночной (изолированной) стенке (ядро потока не прогрето)

Выявлено, что в потоке присутствуют продольные пульсации скорости, а значит и температуры потока, что вероятно связано со сложной структурой взаимодействия прогретых поднимающихся пристенных потоков и внутреннего холодного ядра Амплитуды пульсаций температуры составляют примерно ±5% от среднего значения, а период - 10-40 секунд При свободной конвекции в каналах существует взаимосвязь подъемной тепловой силы и скорости движения теплоносителя, выраженная как Re" = f(Ra")

Re" = 0,817(Ra#)°'5 (37)

Обобщения данных по теплоотдаче в гладком канале при ламинарном режиме течения было решено провести двумя способами. И в первом, и во втором случае обобщение экспериментальных данных производилось по зависимости Ыи0 = Г(Ка*,Ь/Б). В первом варианте экспериментальные данные обобщались методом выравнивания. Полученная в ходе обобщения зависимость

N11=-

0,56|~|-0,008|

-3,86

ь/р

Ка*1,59(ио)-3,21

(38)

справедлива в следующем диапазоне определяющих параметров: Ь/Б =9,68...39,47; Ид* =2-103...2-106; Рг = 0,7.

Для определения границы перехода между ламинарным течением в гладком канале И режимом течения с большим влиянием продольной теплопроводности (кондуктивный режим) и описания особенностей теплоотдачи в указанных режимах, было проведено обобщение полученных в эксперименте данных вторым способом. Во втором варианте данные для Ь/Б>13,3 обобщаются зависимостью вида

N4 = 0,15811а*0'345, (39)

а данные для Ь/Т> <13,3 зависимостью вида

Ыи = ( 2,05- 0,07 -¡Ла*0'2, (40)

граница описывается зависимостью

Яа5

Ь/Р

0,00012(Ь/0)-0,00156'

(41)

* шетв 11В ¡ИМ®! -■

рЩ

шшш

а б

Рис.19. Картины свободноконвективного течения на пластине с интенсификаторами: а - температурный напор 10°С, Т/Н=2, Н=3,2 мм; б - температурный напор 10°С, Т/Н= 10-80, Н=3,2 мм

р1Я1|1

(».-ЦЦЛ,1,;

ч-М

Режимы течения при экспериментальных исследованиях свободной конвекции вдоль вертикальных пластин и в вертикальных плоских каналах определялись прямым путем - визуализацией потока, и косвенным методом -по изменению влияния на коэффициент теплоотдачи определяющих параметров Полученные данные по визуализации потока показывают, что в процессе естественной конвекции на вертикальной нагреваемой пластине при наличии одного или нескольких прямоугольных выступов при t/h > 3 возникает отрыв динамического пограничного слоя, сопровождающийся возникновением в отрывной области циркуляционного течения, состоящего из двух противоположно вращающихся вихрей (рис 19а) При t/h <3 возникает вихревое течение в области между выступами (рис 196)

Наличие на вертикальной пластине дискретно установленных выступов приводит к увеличению теплоотдачи при ламинарном режиме до 2,79 раза по сравнению с гладкой вертикальной пластиной Максимальные значения интенсифицированной теплоотдачи а = 5,052 10,187 Вт/м2К на дискретно-шероховатых поверхностях во всем диапазоне чисел Ra приходятся на t/h = 2 3 Результаты экспериментальных исследований местной теплоотдачи во всем диапазоне изменяемых параметров для вертикальной пластины при наличии теплопроводных интенсификаторов были обобщены зависимостями

Nux= 0,824(Ra* )0'22 для t/h =2 10, (42)

Nux-0,996(Rax )0,22 t/h ~~°'069 для t/h= 10 80 (43)

Для средней теплоотдачи получены следующие зависимости

Nu^ = 0,936(RaL#)°'22 для t/h = 2 10, (44)

NÜ7 = 1,132(RaL# )0'22 (t/h)~0,069 для t/h = 10 80 (45)

Так как интенсификаторы были изготовлены из хорошо теплопрово-дящего материала, то при расчетах местных коэффициентов теплоотдачи учитывалось увеличение площади теплообмена за счет наличия интенсификаторов, причем FHHT / Frjla3 = 1,016 1,925

Из анализа результатов исследований средней теплоотдачи в вертикальных плоских дискретно-шероховатых каналах с односторонним нагревом можно сделать вывод о том, что наличие в вертикальном канале дискретно установленных выступов приводит к увеличению теплоотдачи при ламинарном режиме примерно в 1,01 5,34 раза по сравнению с гладким вертикальным каналом, таким образом, интенсификация теплоотдачи в этом случае выше, чем на дискретно-шероховатой поверхности Наибольшая интенсификация достигается при t/h = 20 40 При уменьшении относительного шага теплоотдача резко снижается, то же происходит и при увеличении относительного шага В первом случае возникает застойная зона между вы-

ступами, в которой скорость вращения достаточно низка по сравнению с аналогичными случаями для дискретно-шероховатой поверхности По мере увеличения расстояния между выступами происходит присоединение потока, и в этом случае средний коэффициент теплоотдачи в дискретно-шероховатом канале максимален Дальнейшее увеличение расстояния между выступами приводит к увеличению толщины динамического пограничного слоя и уменьшению коэффициента теплоотдачи

В итоге результаты экспериментальных исследований средней теплоотдачи по длине вертикального канала, при наличии теплопроводных интен-сификаторов во всем диапазоне изменяемых параметров при свободной конвекции и одностороннем нагреве, были обобщены зависимостью

где NuB= аВ/Я, Rae= gßqw р2срВ5/(рЯ.2Ь) Зависимость (46) описывает

все экспериментальные данные с погрешностью ±20% при доверительной вероятности 0,95 и справедлива в диапазоне изменения определяющих параметров - Rag= 20,7 1,4 106, t/h = 10 40, h/B = 0,068 0,27

Проведены исследования теплообмена и течения при свободной конвекции в вертикальных цилиндрических дискретно-шероховатых каналах При ламинарном режиме течения и для определенных параметров интенси-фикаторов наблюдалась интенсификация теплоотдачи до 1,2 раз, при переходе к турбулентному режиму теплоотдача равна теплоотдаче в гладком канале или даже меньше

Для дискретно-шероховатых каналов зависимость Re#=f(Ra") имеет примерно такой же вид, что и для гладких каналов, поэтому для расчета скорости в интенсифицированном канале можно использовать зависимость (37)

Обобщение экспериментальных данных по теплоотдаче в цилиндрическом дискретно-шероховатом канале производилось по следующей модели Nud = f(Ra*,D/L,2h/D,t/D), где в качестве определяющей температуры использовалась температура потока на входе в трубу t0, а в качестве определяющего линейного размера - внутренний диаметр трубы D В итоге результаты экспериментальных исследований для дискретно-шероховатых каналов были обобщены зависимостью

Результаты обобщения экспериментальных данных по теплоотдаче в дискретно-шероховатых каналах по модели Ыи0 = Г(Ка*,0/Ь,2Ь/0,1/0) для ламинарного режима течения для Ь/Б >13,32 имеют вид уравнения

Nu в = 0,1497( Ra в ) 0,202 (t/h) °'351 (h/B) ~°'335

(46)

(47)

а для ламинарного режима течения для L/D < 13,32

(49)

По аналогии с вынужденной конвекцией проведены исследования возможности интенсификации теплоотдачи в цилиндрической трубе с постоянной закруткой потока закрученной лентой с относительными шагами закрутки s/D = 8,5-20,6, а также с одновременной закруткой потока лентой и разрушением в пристенной области пограничного слоя кольцевыми вставками высотой h =2-3,8 мм и шагом размещения t =43-100 мм Использование низкотеплопроводного материала ленточного закручивателя позволило исключить развитие поверхности и выявить интенсификацию теплообмена только за счет изменения гидродинамической картины течения

Для каналов с постоянной закруткой потока зависимость Re# = f(Ra") в исследованном диапазоне определяющих параметров имеет такой же вид, что и для гладких каналов, поэтому для расчета скорости в интенсифицированном канале можно использовать зависимость (37)

Для каналов с L/D = 9,68-20,58 при наличии в них скрученной ленты с s/D = 10,3-20,6 наблюдается интенсификация теплоотдачи при

Ra = 104 105, которая составляет 1,2-1,3 раза по сравнению с гладким каналом Результаты экспериментальных исследований теплоотдачи во всем диапазоне определяющих параметров для каналов с постоянной закруткой потока были обобщены зависимостью.

Выявленная интенсификация теплообмена в условиях свободноконвек-тивного течения при постоянной закрутке потока может быть увеличена за счет использования спиральной ленточной вставки из высокотеплопроводного материла и действия эффекта внутреннего оребрения трубы В работах В К Щукина показано, что эффект оребрения ленточным завихрителем может увеличить тепловой поток в стенку трубы примерно до 30%, причем эта поправка имеет существенное значение при небольшой интенсивности теплообмена, что обычно и наблюдается при свободной конвекции и достаточно хорошем контакте ленточного завихрителя со стенкой трубы

(50)

Проведенные исследования режимов обтекания вертикальных поверхностей со сферическими выемками и выступами свободноконвективными течениями показали, что они подобны тем, что наблюдаются при вынужденной конвекции Исследования течения и теплообмена проведены на теплообмен-ной матрице ТА, показанного на рис 9, при ее вертикальной установке Измерения тепловой мощности теплообменной матрицы и сравнение ее с результатами испытаний гладкостенной матрицы не выявили значимой интенсификации теплообмена при температуре подаваемого горячего воздуха для нагрева матрицы - от 45 до 85°С, и скорости свободноконвективного потока между нагреваемыми пластинами - от 0,3 до 1,3 м/с Для оценки целесообразности интенсификации теплоотдачи с помощью систем сферических выемок и выступов также произведена серия экспериментов по определению тепловой мощности радиатора «Расстал-7», поверхности которого имели три различных конфигурации 1 - без интенсификаторов, 2-е интенси-фикаторами в виде систем выемок и выступов, 3-е интенсификаторами в виде системы сферических отверстий для периодического разрушения пограничного слоя Анализ проведенных тепловизионных исследований интенсифицированных радиаторов показал, что в выемках температура поверхности выше, т е коэффициент теплоотдачи в них меньше, чем на гладкой поверхности За выемками наблюдалось незначительное повышение теплоотдачи

Установлено, что применение систем выемок и выступов при исследованных их геометрических соотношениях не позволяет интенсифицировать теплоотдачу Показано, что радиатор с периодическими отверстиями имеет мощность такую же, что и гладкостенный радиатор Это связано с тем, что отверстия позволяют разрушать пограничный слой в свободноконвективном течении, но уменьшают поверхность теплообмена

В шестой главе проведен анализ методов оценки эффективности интенсификаторов теплообмена, каналов и ТА в целом Для этой цели дан краткий обзор литературы по интенсификации теплоотдачи посредством наиболее перспективных интенсификаторов теплообмена, для которых обсуждены механизмы интенсификации Представлена новая научно-техническая информация систематизированные характеристики эффективности ряда интенсификаторов, таблица их оптимальных геометрических параметров Установлена существенная физическая общность теплогидравлических механизмов интенсификации теплоотдачи для целого ряда интенсификаторов

Для оценки эффективности использования интенсификации теплообмена в ТА рекомендуется коэффициент т| = (Ыи/Ки0)/(^/^0), который можно переписать в форме г| = Е'/Е'0 , т е представить отношением коэффициентов Е' = <3/>Ш (С - тепловой поток, N - мощность на прокачку теплоносителя, Аг - температурный напор) для ТА с ИТ и для обычного ТА (гладкостенного, с индексом «0») Необходимо отметить, что форма коэффициента г| = Е'/Ец предпочтительна, т к она отчетливо и в полной мере демонстрирует индиви-

дуальное совершенство и соотношение качеств интенсифицированного и обычного ТА

Оценка теплогидравличской эффективности проведена отдельно для турбулентного (рис 20) и ламинарного (рис 21) режимов течения

7 Ли 13 2

■ п 1

11 8

> __

14' %

\

К ч 3

Ч. ч - - 1

<61)0 10003 ЮОМ0 1009060

Яе

Рис 20 Сравнение эффективности различных поверхностных интснсификаторов теплоотдачи при их оптимальных геометрических параметрах при турбулентном режиме Обозначения в табл 4

5 8 V .

-—13

\ 1 10 н \

— 14 Л

—*

10 юо юоо

Ие

Рис 21 Сравнение эффективности различных поверхностных интенсификаторов теплоотдачи при их оптимальных геометрических параметрах при ламинарном режиме Обозначения в табл 4

При турбулентном режиме наибольшая эффективность свойственна низким кольцевым поперечным выступам в трубе (линия 2, рис 20) В области чисел 11с = 80 -1000 максимальная эффективность также характерна для кольцевых поперечных выступов относительно большой высоты Ь/О < 0,1

(линия 3, рис 21) Этот тип интенсификации теплообмена изучен наиболее основательно по сравнению с другими интенсификаторами

Лишь в очень узком интервале чисел Яе при турбулентном режиме течения качество мелких сферических выемок оказывается выше (линия 13, рис 20), чем у поперечных выступов

Таблица 4

Типы и параметры сравниваемых интенсификаторов теплообмена

Обозначение на рис 20 Тип интенсификатора параметры интенсификаторов, авторы исследований Обозначение на рис 21 Тип интенсификатора параметры интенсификаторов, авторы исследований

1 гладкий канал 1 гладкий канал

2 кольцевые выступы t/h =50-100, h/DK =0,01 -0,02, Г А Дрейцер и др 2 спиральная проволока Ь/Пк=0,171, 1/Ок=4,3, Ю Г Назмеев и др

3 спиральные выступы t/h =15, h/D =0,04, Ю Н Боголюбов и др , П А Савельев 3 поперечные выступы сМ)к=0,8, г/0г=0,6б, Ю Г Назмеев и др

4 выступы скошенные, неразрезные t/h =10, h/DK =0,0625, <р---45\Хан и др 4 спиральные выступы сЮк=0,72, ЬТЭК=0,72, Ю Г Назмеев и др

5 выступы скошенные, разрезные t/h=10, h/DK=0,0625, ср=45\Хан и др 5 спиральная проволочная вставка Ь/Вк=0,079, ф = 76', Уттарвар и др

6 сферические выступы t/h=17, h/Dк =0,047, h/D =0,5, А Беркоун и др, П Л Кириллов и др 6 поперечные выступы 2Ь/Ц„=0,2-0,24, №=25, В В Олимпиев

7 сферические выступы t/h =16, h/D =0,5, П Л Кириллов и др , Тэй-лор и др 7 диафрагмы (Ш,=0,25, =0,32, В П Ельчинов и др

8 сферические выступы и выемки h/D =0,25, t/h =2,8, А К Анисин 8 поперечные выступы, Ю В Петровский и др

9 мелкие сферические выступы, И Л Шрадер и др 9 спиральная проволочная вставка №,<=6,5, Н В Зозуля и др

10 мелкие сферические выемки, И Л Шрадер и др 10 поперечные выступы Ы0к=0,0625 1ЛЭ*=0,706, С Г Закиров и др

11 крупные сферические выемки, И J1 Шрадер и др 11 поперечные канавки ЬДЭ„=0,0625, №,(=0,706, С Г Закиров и др

12 сферические выемки H/DK =0,66, h/D =0,13, f =13%, h/DK =0,025, Г П Нагога 12 сферические выступы 11/0=0,21, Ь/Н=0,186, Н/0=1,12, И А Попов

13 сферические выемки f/h =1,1, h/D=0,l, h/DK=0,225, М Я Беленький 13 сферические выемки Ь/0=0,21, Ь/Н=0,3, Н/0=0,71, И А Попов

U сферические выемки h/D=0,21, h/H-0,3, H/D=0,71, И А Попов 14 спиральная проволочная вставка, С Ф Баев

15 сферические выступы h/D=0,21, h/H=0,186, H/D=l,12, И А Попов

Следует отметить, что опытные данные для мелких сферических выемок, соответствующие данным различных авторов, в том числе автора диссертации, хорошо согласуются между собой Сферические выемки (линия 13, рис 21) обеспечили и в диапазоне Яе = 1000-2000 опережающий рост интенсивности теплоотдачи по сравнению с увеличением сопротивления Соответственно, достигнута повышенная эффективность канала с выемками г]»1,7 относительно гладкой трубы Следовательно, сферические выемки вполне рационально использовать для интенсификации турбулентной и ламинарной теплоотдачи

Достаточно неожиданно оказалось, что эффективность давно известного интенсификатора теплообмен - сферических выступов, даже для крупных (высоких) выступов приближается (и частично совпадает) к эффективности мелких сферических выемок при турбулентном и ламинарном режимах течения Сферические выступы гарантируют большие коэффициенты теплоотдачи, чем выемки Но в случае выступов нарастание теплоотдачи достигается за счет одинакового или опережающего роста сопротивления Опытные данные для мелких (низких) сферических выступов (линия 7 рис 20) еще требуют дальнейшего экспериментального подтверждения

Проведенный в шестой главе анализ эффективности различных интен-сификаторов теплоотдачи позволяет утверждать, что промышленное применение интенсифицированных каналов гарантирует многократное повышение теплопроизводительности теплообменников или соответствующее снижение металлоемкости интенсифицированного теплообменного оборудования по сравнению с гладкотрубными серийными вариантами Значительно повышается энергосберегающая способность интенсифицированного оборудования по сравнению с обычным

В заключении сформулированы следующие основные выводы по работе

1 На основе статистического анализа данных по энергетическому обследованию теплообменных аппаратов различных типов и назначения, проведенных и обобщенных автором, а также сопоставления с имеющимися в литературе данными, выявлены основные факторы, влияющие на эксплуатационные характеристики современных теплообменных аппаратов

2 Выявлено влияние основных режимных и геометрических параметров на картину течения в каналах со сферическими выемками Установлены границы переходов режимов Впервые получена карта режимов течения, охватывающая широкий диапазон режимных параметров Установлено и математически описано влияние режимных и геометрических параметров на гидросопротивление и теплоотдачу в каналах со сферическими выемками при всех видах ламинарного и турбулентного режимов в диапазоне чисел Яео=200-30000, Не, =40-11000, Ш=0,14-0,5, НЮ=0,2-2,3, Ь/Н=0,06-2,5 Проведен анализ влияния стесненности канала на гидродинамику и теплоотдачу в каналах с выемками Установлена граница начала влияния стесненности канала (относительной высоты канала) Нк/с1л =0,3-0,5

3 Выявлено влияние основных режимных и геометрических параметров на картину течения в каналах со сферическими выступами Установлены границы переходов режимов Установлено и математически описано влияние режимных и геометрических параметров на гидросопротивление и теплоотдачу в каналах со сферическими выступами при всех видах ламинарного и турбулентного режимов Проведен анализ влияния стесненности канала на гидродинамику и теплоотдачу в каналах с выемками Установлена граница начала влияния стесненности канала

4 Впервые даны рекомендации для инженерного расчета теплообмен-ных аппаратов с интенсификаторами в виде сферических элементов Проведены работы по созданию и испытанию ТА с поверхностной интенсификацией теплообмена в виде сферических выемок и выступов Показана высокая эффективность подобных ТА Уточнены условия оптимального использования интенсификаторов в виде сферических элементов

5 Экспериментально исследованы гидродинамические и теплообмен-ные характеристики каналов со вставками из высокопористого ячеистого проницаемого материала (ВПЯМ) Установлены основные закономерности течения и теплообмена в каналах с ВПЯМ Выявлено, что теплообмен в канале со вставкам из ВПЯМ интенсифицируется в 3-30 раз по сравнению с гладким каналом Разработана методика расчета эффективных теплообмен-ных аппаратов и элементов на основе ВПЯМ различной конфигурации Результаты экспериментальных и аналитических исследований апробированы в практической деятельности и могут быть рекомендованы в практику инженерных исследований

6 Получены новые экспериментальные данные по течению и теплообмену в каналах с пористыми интенсификаторами теплообмена из ВПЯМ различной конфигурации, отличающиеся пониженным уровнем гидравлического сопротивления поверхностные пористые слои, дискретная установка пористых вставок, полная и частичная межканальная транспирация Установлено, что использование частичной межканальной транспирации и поверхностных пористых слоев из ВПЯМ позволяет сохранить высокий уровень эффективной теплоотдачи в канале при уменьшении гидравлического сопротивления от 2 до 6 раз в зависимости от пористости вставок Выявлена и математически описана закономерность затухания турбулентности за пористыми турбулизаторами из ВПЯМ

7 На основе проведенного анализа существующих пористых интенсификаторов теплоотдачи разработан и создан новый материал с упорядоченной структурой - УПМ Проведены экспериментальные исследования разработанного материала по теплоотдаче и гидравлическому сопротивлению, которые показали при установке вставок из УПМ в канал можно получить интенсификацию теплообмена от 1,5 до 98 раз

8 Получена новая информация по интенсификации теплоотдачи при свободной конвекции на вертикальных поверхностях в неограниченном пространстве и в каналах за счет использования различных типов шероховатости и закрутки потока Установлено влияние дискретных поперечных выступов

на теплоотдачу на вертикальной пластине при ламинарном режиме течения и выявлено, что уровень средней теплоотдачи на вертикальной поверхности с выступами до 2,79 раза выше, чем на гладкой поверхности в исследованном широком диапазоне изменения определяющих параметров Максимальная теплоотдача наблюдалась при относительном шаге выступов \Ра=2 3 Установлено влияние дискретных поперечных выступов на теплоотдачу в вертикальном канале при ламинарном режиме течения и выявлено, что уровень средней теплоотдачи в вертикальном плоском канале с теплопроводными выступами до 5,3 раза выше, чем в гладком канале в исследованном диапазоне изменения определяющих параметров Максимальная интенсификация наблюдалась при 1/Ь=40 Впервые установлено влияние постоянной закрутки потока в вертикальных цилиндрических открытых каналах на теплоотдачу и выявлено, что интенсификация за счет закрутки потока достигает 20% и может быть увеличена еще на 30% за счет использования высокотеплопроводного материала спирального закручивателя потока На основе экспериментальных исследований теплоотдачи и течения на интенсифицированных вертикальных поверхностях и в вертикальных каналах в условиях свободной конвекции в широком диапазоне определяющих параметров получены обобщенные зависимости для расчета теплоотдачи Разработаны и экспериментально обоснованы физические модели внутренних и внешних свободно-конвективных течений при различных способах интенсификации теплообмена Разработаны и исследованы образцы теплообменного оборудования со свободноконвективными течениями теплоносителей

9 Проведен критический анализ литературы по интенсификации теплоотдачи, подтверждены преимущества энергетического коэффициента в качестве критерия оценки эффективности интенсификаторов, каналов, ТА Получена новая научно-техническая информация объективно выяснено расположение обсуждаемых интенсификаторов на шкале эффективности Представлены конкретные практические рекомендации по использованию ИТ в энергомашиностроении Приведена таблица, содержащая информацию по оптимальным размерам интенсификаторов

Список трудов автора, отражающих содержание диссертационной работы

Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК для публикации основных результатов диссертаций

1 Попов И А Исследование теплообмена и гид-родинамики в каналах с пористыми вставками / Гортышов Ю Ф , Попов И А // Изв вузов Авиационная техника, 1993 N3 С 63-67

2 Попов И А Экспериментальное исследование гидравлического сопротивления и теплообмена в канале с упорядоченными пористыми материалами / Гортышов Ю Ф, Гулицкий К Э, Попов И А // Известия вузов- Авиационная техника, №4, 1997.

3 Попов И А / Инженерный метод расчета тепловых динамических характеристик рекуперативных теплообменных аппаратов / Гортышов Ю Ф , Мац Э Б , Попов И А // Изв вузов Авиационная техника 2000 №1 с 29-32

4 Попов И А Учет тепловой инерционности теплообменников при расчете переходных процессов газотурбинных установок / Гортышов Ю Ф , Мац Э Б , Попов И А , Осипов Б М, Гизатуллин РА// Изв вузов Авиационная техника. 2001 №4

5 Попов И А Эффективность промышленно эффективных интенсификато-ров теплоотдачи / Гортышов Ю.Ф, Олимпиев В В , Попов И А // Известия РАН Энергетика. №3.2002

6 Попов И А Теплоотдача свободноконвективных течений при наличии поверхностных интесификаторов / Гортышов Ю Ф, Попов И А , Усенков РА //Изв вузов Авиационная техника 2003 №3 с 29-32

7 Попов И А Эффективные интенсификаторы теплоотдачи для ламинарных (турбулентных) потоков в каналах энергоустановок / Леонтьев А И , Гортышов Ю Ф , Олимпиев В В , Попов И А // Известия РАН Энергетика 2005, №1 С 75-91

8 Попов И А Научные основы расчета и создания высокоэффективных компактных теплообменных аппаратов с рациональными интенсификаторами теплоотдачи / Гортышов Ю Ф , Попов И А // Теплоэнергетика, №4, 2006 С 2-14

Монографии

1 Попов И А Гидродинамика и теплообмен внешних и внутренних свободноконвективных вертикальных течений с интенсификацией Интенсификация теплообмена монография / под общ ред Ю Ф Гортышова - Казань Центр инновационных технологий, 2007 -326 с

2 Попов И А Гидродинамика и теплообмен в пористых теплообменных элементах и аппаратах Интенсификация теплообмена монография / под общ ред Ю Ф Гортышова - Казань Центр инновационных технологий, 2007 -241 с

Статьи в сборниках

1 Попов И А Enhancement of heat transfer m a vertical openended channels in natural convection of gas Gortyshov Yu F, Popov I A , Olympiev V V, Kostylev В В Gortyshov Yu F , Popov I A , Olympiev V V , Kostylev В В // Heat Transfer Research Vol 33 2002

2 Попов И A Study of Heat Exchange and Hydrodynamics in Various HPCM-Base Heat Exchangers / Gortyshov Yu F, Popov IA, Danchenko Yu V // New Development in Heat Exchangers OPI Amsterdam, Holland 1995

3 Попов И А Теплообмен в теплообменных трубах с вставками из высокопористого ячеистого материала / Гортышов Ю Ф , Миронов А И , Колку-нов В С, Попов И А. // Межвузовский сборник Охлаждаемые элементы газовых турбин -Казань КГТУ им А Н.Туполева 1994.

4 Попов И А Разработка высокоэффективных радиаторов для жилых и производственных помещений / Попов И.А, Костылев Б Б , Олимпиев В В , Умнов А И, Борисенков Ю В // Межвузовский сборник научных трудов

Гидромеханика отопительно-вентиляционных и газоочистных устройств -Казань КГАСА, 1999 С 40-49

5 Попов И А Исследование теплоотдачи и течения при свободной конвекции газа в вертикальных каналах с поверхностными интенсификаторами / Попов И А, Костылев Б Б , Олимпиев В В // Гидромеханика отопительно-вентиляционных и газоочистных устройств Межвузовский сборник научных трудов -Казань КГАСА, 2001 С 95-102 С 95-102

Материалы конференций

1 Попов И A Study of Heat Exchange and Hydrodynamics m Various HPCM-Base Heat Exchangers / Gortyshov Yu F , Popov I A , Danchenko Yu V // 1993 ICHMT International Symposium on New Development in Heat Exchangers, Paper 3 6 - Lisbon, Portugal 1993, pp 173-180

2 Попов И А Моделирование процессов теплообмена и гидродинамики в каналах теплообменных аппаратов на основе ВГ1ЯМ / Гортышов Ю Ф, Попов И А // Дисперсные потоки и пористые среды Тр Первой Роснацконф по теплообмену -М Изд-воМЭИ 1994 Т7 С 59-64

3 Попов И A New Development on Heat Utilization Systems and High-Effective Compact Heat Exhangers / Gortyshov Yu F, Popov I A and Gureev V M //II ISHMT-ASME International Heat and Mass Transfer Conference - Surathkal, India, 1995, pp 745-752

4 Попов И A Development of Heat Utilization System of Waste Gases of Power Plant and Technological Processes / Gortyshov Yu F and Popov IA // XV Kongress der intemationalen Konferenz fur Industrielle Energiewirtschaft, Report D5 Leipzig, Germany 1996 lip

5 Попов И A Study of Flow and Heat Exchange In Channel with High-Porous Cellular Materials for Forced Convection of Single-Phase and Boiling Working Fluid / Yu F Gortyshov and I A Popov / International Conference on Porous Media and It's Applications in Science, Engineering and Industry Kona, Hawaii, USA, 1996

6 Попов И А Исследование гидродинамики и теплообмена в каналах тепло-обменных аппаратов на основе высокопористых материалов / Гортышов Ю Ф, Попов И А // Труды международной конференции «Компактные теплообменники для промышленности», Сноуберд, Изд-во Беджелл Хаус Инк, США, 1997

7 Попов И А Экспериментальное исследование гидродинамики и теплообмена в каналах с высокопористыми ячеистыми материалами при вынужденной конвекции однофазного и вскипающего теплоносителя / Гортышов Ю Ф , Попов И А // Труды 4-ой Всемирной конференции по экспериментальным теплообмену, механике жидкости и термодинамике ExHFT'4 Т 4 -Брюссель, Бельгия, Изд-во Эдизиони ETC Пиза, 1997

8 Попов И А Экспериментальное исследование процессов гидродинамики и теплообмена в каналах с высокопористыми ячеистыми материалами при вынужденной конвекции однофазного и вскипающего теплоносителя / Гортышов 10 Ф, Попов И А, Гулицкии К.Э // Материалы 3-ей ICHMT-ASME конференции по тепломассообмену и 14 национальной конферен-

ции по тепломассообмену - Канкур, Изд-во Макоса паблишинг Хаус, Индия, 1997

9 Попов И А Гидродинамика и теплообмен в каналах с поверхностными интенсификаторами / Гортышов Ю Ф , Попов И А, Амирханов Р Д // Материалы докладов 2-го Международного симпозиума по энергетике, окружающей среде и экономике ЭЭЭ-2 Т 1 - Казань Изд-во КФМЭИ, 1998 С 56-58

10 Попов И А Гидродинамика и теплообмен в каналах с пористыми интенсификаторами / Гортышов Ю Ф, Попов И А , Гулицкий К Э // Материалы докладов 2-го Международного симпозиума по энергетике, окружающей среде и экономике ЭЭЭ-2 Т 1 - Казань, Изд-во КФМЭИ, 1998

11 Попов И А Экспериментальное исследование и моделирование процессов теплообмена и гидродинамики в каналах с различными пористыми вставками при вынужденной конвекции / Гортышов Ю Ф , Попов И А, Гулицкий К Э // Труды международной конференции и выставки «Теплооб-менные аппараты в современных разработках», - Лиссабон, Португалия, Изд-во Супериор Текнико Институто, 1998

12 Попов И А Теплообмен и гидродинамика в каналах с различными интенсификаторами / Гортышов Ю Ф, Попов И А, Гулицкий К Э, Амирханов РД // Труды 11-ой Международной конференции по теплообмену, Т6, Куонджу, Корея, - Изд-во Пергамон Пресс, 1998

13 Попов И А Гидродинамика и теплообмен в каналах с упорядоченным пористым материалом / Гортышов Ю Ф, Попов И А , Гулицкий К Э // Дисперсные потоки и пористые среды Труды Второй российской национальной конференции по теплообмену Т7 -Москва Изд-во МЭИ, 1998

14 Попов И А Гидродинамика и теплообмен в щелевидных каналах со сферическими интенсификаторами / Гортышов Ю Ф , Попов И А, Амирханов Р Д // Интенсификация теплообмена Труды Второй российской национальной конференции по теплообмену Т8 -Москва Изд-во МЭИ, 1998

15 Попов И А. Паротурбинная установка с утилизацией тепла сбросного воздуха воздушно-конденсационной установки / Гортышов Ю Ф, Олимпиев В В , Попов И А // 4-я международная конференция «Новые энергетические системы и преобразователи», - Осака, Япония, Изд-во Университета гОсаки, 1999

16 Попов И А Экспериментальное исследование гидродинамики и теплообмена в каналах с пористыми вставками при однофазной конвекции и вскипании теплоносителя / Гортышов Ю Ф, Попов И А , Гулицкий К Э // Материалы 1999 ASME международного конгресса инженеров-механиков 17-й симпозиум по мультифазному переносу в пористых средах - Нэш-вилл США 1999.

17 Попов И А Исследования гидродинамики и теплообмена при свободной конвекции в вертикальных цилиндрических открытых каналах энергетических установок / Гортышов Ю Ф., Олимпиев В В , Попов И А , Косты-лев Б Б // Материалы 4-ой ICHMT-ASME конференции по тепломассо-

обмену и 15 национальной конференции по тепломассообмену - Пуна, Индия, 2000

18 Попов И А Теплообмен в вертикальных открытых каналах при наличии интенсификаторов в условиях свободноконвективного течения газа / Гор-тышов Ю Ф , Попов И А, Олимпиев В В , Костылев Б Б // Труды IV-ro Международного минского форума по тепломассообмену ММФ-2000 Т 1 Конвективный тепломассообмент - Беларусь Минск Изд-во ИТМО им ак А В Лыкова, 2000 С 452-455

19 Попов И А Исследование течения и теплообмена при свободной конвекции около вертикальной поверхности при наличии поверхностных интенсификаторов / Попов И А , Усенков РА// Труды XXVI Сибирского теп-лофизического семинара, - Новосибирск, 2002 С 189-190

20 Попов И А Экспериментальное исследование теплоотдачи и течения на вертикальных поверхностях с дискретной шероховатостью при свободной конвекции газа / Попов И А , Усенков РА// Труды III Российской национальной конференции по теплообмену В 8 томах Т 3 Свободная конвекция Тепломассообмен при химических превращениях - М Издательство МЭИ 2002 С 132-135

21 Попов И А Исследование течения и теплообмена в каналах с пористыми вставками различной конфигурации / Попов И А, Аль-Мехериг AM// XXVI Сибирский теплофизический семинар Сборник трудов (CD-ROM) - Новосибирск Инс-т теплофизики СО РАН, 2002

22 Попов И А Сравнительный анализ эффективности интенсификаторов теплоотдачи / Гортышов Ю Ф , Олимпиев В В , Попов И А, Алексеева О В // Труды Третьей Российской национальной конференции по теплообмену Т 6 Интенсификация теплообмена Радиационный и сложный теплообмен-М Изд-во МЭИ 2002 С 75-78

23 Попов И А Исследование течения и теплообмена в кана-лах с пористыми вставками различной конфигурации / Попов И А, Аль-Мехериг AM// Труды Третьей Российской национальной конференции по теплообмену Т 5 Двухфазные течения Дисперсные потоки и пористые среды - Москва Изд-во МЭИ 2002 С 297-300

24 Попов И А Теплогидравлическая эффективность использования сфероидальных выемок для интенсификации теплоотдачи в каналах / Гортышов Ю Ф , Попов И А , Олимпиев В В , Щелчков А В // Труды 5-го Минского международного форума по тепло- и массообмену - ММФ-2004 Т 1 Конвективный тепломассообмен - Минск Беларусь 2004

25 Попов И А Течение и теплоотдача в каналах со сфероидальными интен-сификаторами при вынужденной конвенции газа / Гортышов Ю Ф , Попов И А , Олимпиев В В , Щелчков А В //II Росс конф «Тепломассообмен и гидродинамика в закрученных потоках» Секц 1 Теплообмен и гидродинамика для поверхностей с луночным рельефом Докл №4 CD-ROM №0320500321 - Москва 2005

26 Попов И A Hydrodynamics and heat transfer m heat exchanger channels with spherical holes / Leontiev A I, Gortyshov Yu F , Olympiev V V, Popov I,A„

Schelchkov A V, Kaskov S I // 2006 International Mechanical Engineering Congress & Exposition IMECE2006 DVD№1757DV Paper IMECE 13552 -Chicago USA 2006

27 Попов HA Efficiency of surface heat transfer intensifies for laminar and turbulent flows in heat exchanger channels / Leontiev A I, Gortyshov Yu F , Olympiev V V , Popov I,A„ Kaskov SI Paper // 2006 International Mechanical Engineering Congress & Exposition IMECE2006 DVD №1757DV Paper IMECE 13553 - Chicago IUSA 2006

28 Попов И А Разработка фундаментальных основ создания прототипов энергоэффективных теплообменников с поверхностной интенсификацией теплообмена / Леонтьев А И, Гортышов Ю Ф„ Олимпиев В В , Дилевская Е В , Попов И А , Каськов С,И , Щелчков AB// Труды Четвертой Российской национальной конференции по теплообмену РНКТ-4 в 8-томах Т 1 Пленарные и общие проблемные доклады Доклады на круглых столах -M Изд-во МЭИ 2006 с 253-257

29 Попов И А Фундаментальные основы создания теплообменных аппаратов с поверхностной интенсификацией теплообмена / Гортышов 10 Ф„ Попов И А, Щелчков А В , Олимпиев В В // Национальная конференция по теплоэнергетике НКТЭ-2006 4-8 сентября 2006г Материалы докладов Т 1 -Казань Иссл центр пробл энерг КазНЦ РАН 2006 С 168-172

30 Попов И А Рынок теплоэнергетического оборудования в Республике Татарстан - обзор, проблемы, решения / Попов И А , Байрамов Ш В , Бурди-ков В П , Яковлев А Б // Национальная конференция по теплоэнергетике НКТЭ-2006 Материалы докладов Т1 - Казань Иссл центр пробл энерг КазНЦ РАН 2006 С 41-46

Всего 54 материалов и 15 тезисов докладов

Патенты

1. Попов И А Теплообменная труба / Олимпиев В В , Попов И А Гортышов А Ю / Патент на изобретение РФ № 2096716 Бюлл № 23 29 И 97

2 Попов И А Теплообменная труба / Гортышов Ю Ф , Гулицкий К Э , Попов И А / Патент на изобретение РФ № 22127408 Бюлл № 7 10 03 99

3 Попов И А Воздушно-конденсационная установка / Гортышов Ю Ф, Олимпиев В В , Попов И А / Патент на изобретение РФ 2001

Формат 60x84 1/16 Бумага офсетная Печать офсетная

Печ л 2,5 Уел печ л 2 32 Уел кр -отт 2,32 Уч -изд л 2,21 _Тираж 100 Заказ Л95_

Типография Издательства Казанского государственного технического университета им А Н Туполева 420111, Казань, К Маркса, 10

Основные обозначения

Введение

ГЛАВА 1. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕПЛООБМЕННОГО И ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ -АКТУАЛЬНОСТЬ, ОБЗОР, ПРОБЛЕМЫ, ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Роль теплообменных аппаратов в развитии техники и 19 технологий

1.2. Обзор мирового рынка теплообменного оборудования

1.3. Основные проблемы разработки и эксплуатации теплообменных аппаратов

1.3.1. Загрязнение и коррозия теплообменных аппаратов

1.3.2. Термомеханические проблемы в теплообменных 32 аппаратах

1.3.3. Высокотемпературные теплообменные аппараты

1.3.4. Повышение компактности теплообменных аппаратов

1.3.4.1. Поверхностная интенсификация теплоотдачи. 35 Рельефы из сферических выемок

1.3.4.2. Поверхностная интенсификация теплоотдачи. 74 Рельефы из сферических выступов

1.3.4.3. Пористые теплообменные элементы

1.3.4.4. Поверхностная интенсификация теплоотдачи при 93 свободной конвекции

1.4. Постановка задач исследования

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИКИ И ТЕПЛООБМЕНА В КАНАЛАХ ТЕПЛООБМЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ СО СФЕРИЧЕСКИМИ ВЫЕМКАМИ

2.1. Методологические основы проведения экспериментальных исследований

2.2. Результаты тестовых испытаний

2.3. Результаты визуализации течения в каналах со сферическими выемками

2.4. Карта режимов течения в каналах со сферическими выемками с острыми кромками

2.5. Гидравлическое сопротивление каналов со сферическими выемками. Влияние основных конструктивных параметров интенсификаторов

2.6. Средняя теплоотдача в каналах со сферическими выемками. Влияние основных конструктивных параметров 153 интенсификаторов

2.7. Теплообменные аппараты с поверхностной интенсификацией теплоотдачи в виде сферических выемок

2.8. Рекомендации по расчету теплообмена и гидравлического сопротивления при использовании в теплообменных аппаратах 169 каналов со сферическими выемками

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИКИ И ТЕПЛООБМЕНА В КАНАЛАХ ТЕПЛООБМЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ СО СФЕРИЧЕСКИМИ ВЫСТУПАМИ

3.1. Методологические основы проведения экспериментальных исследований

3.2. Гидравлическое сопротивление каналов со сферическими выемками. Влияние основных конструктивных параметров интенсификаторов

3.3. Средняя теплоотдача в каналах со сферическими выемками. Влияние основных конструктивных параметров 179 интенсификаторов

3.4. Рекомендации по расчету гидросопротивления и теплоотдачи в каналах со сферическими выступами

ГЛАВА 4. ГИДРОДИНАМИКА И ТЕПЛООБМЕН В ПОРИСТЫХ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТАХ И ЭЛЕМЕНТАХ

4.1. Методическое обеспечение исследований теплогидравлических характеристик каналов с пористыми вставками

4.1.1. Экспериментальный стенд для исследования средней эффективной теплоотдачи и гидросопротивления каналов и теплообменных аппаратов с пористыми вставками при течении газообразного теплоносителя

4.1.2. Методическое обеспечение исследований структуры потока в каналах с пористыми вставками

4.1.3. Экспериментальный стенд для исследования средней эффективной теплоотдачи и гидросопротивления каналов и теплообменных аппаратов с пористыми вставками при течении жидкого теплоносителя

4.2. Исследование гидродинамики и теплообмена в каналах со вставками из высокопористого проницаемого ячеистого 193 материала

4.2.1.Математическое описание влияния основных режимных параметров и геометрических размеров канала и интенсификаторов на гидросопротивление и теплоотдачу в каналах с высокопористыми ячеистыми материалами

4.2.2.Гидравлическое сопротивление в каналах с пористыми интенсификаторами при вынужденной конвекции

4.2.3.Теплоотдача в каналах с высокопористыми ячеистыми материалами

4.2.4. Сравнение теплоотдачи в каналах с различными типами пористых вставок

4.3. Способы снижения гидросопротивления теплообменных элементов с пористыми средами

4.3.1. Гидродинамика и теплоотдача в каналах при межканальной транспирации теплоносителя в пористых 216 структурах

4.3.2. Гидродинамика и теплообмен в каналах с пористыми слоями и пористыми вставками со сквозными отверстиями

4.3.3.Течение в каналах с дискретной установкой пористых 227 мембран

4.3.4. Течение в канале с пористым выступом

4.4. Гидродинамика и теплообмен в каналах с упорядоченным 244 пористым материалом

4.4.1. Структура упорядоченного пористого материала

4.4.2.Гидравлическое сопротивление в каналах с упорядоченным пористыми материалом

4.4.3. Теплоотдача в каналах с упорядоченным пористым 251 материалом

4.4.4.Сравнительный анализ теплогидравлической эффективности различных пористых интенсификаторов 254 теплообмена

4.4.5. Математическое описание влияния основных режимных параметров и геометрических размеров канала и интенсификаторов на гидросопротивление и теплоотдачу

4.5. Пористые теплообменные аппараты

4.5.1. Теплообменные аппараты на основе высокопористого проницаемого ячеистого материала

4.5.2. Исследование теплогидравлических характеристик теплообменных аппаратов на основе высокопористого проницаемого ячеистого материала

4.5.3. Сравнительный анализ теплогидравлических характеристик теплообменных аппаратов на основе высокопористого проницаемого ячеистого материала с 265 другими видами интенсификации теплообмена

4.5.4. Рекомендации по теплогидравлическому расчету пористых теплообменных аппаратов. Методика выбора 268 оптимальной схемы

ГЛАВА 5. ГИДРОДИНАМИКА И ТЕПЛООБМЕН ВНЕШНИХ И ВНУТРЕННИХ СВОБОДНОКОНВЕКТИВНЫХ ВЕРТИКАЛЬНЫХ 273 ТЕЧЕНИЙ С ИНТЕНСИФИКАЦИЕЙ

5 Л. Экспериментальное оборудование и методика исследований

5.2. Физическое моделирование теплообмена и гидродинамики внутренних и внешних свободноконвективных течений

5.2.1. Теплообмен и течение в открытых вертикальных цилиндрических каналах

5.2.2. Теплообмен и течение на вертикальных плоских гладких поверхностях

5.2.3. Теплообмен и течение в вертикальных плоских 292 каналах

5.3. Физическое моделирование теплообмена и гидродинамики внутренних и внешних свободноконвективных течений при наличии дискретной шероховатости

5.3.1. Теплообмен и течение при свободной конвекции в вертикальных цилиндрических дискретно-шероховатых 297 каналах

5.3.2. Теплообмен и течение при свободной конвекции на вертикальной дискретно-шероховатой поверхности и в вертикальном дискретно-шероховатом плоском канале

5.4. Течение и теплообмен в открытых вертикальных каналах с постоянной закруткой потока

5.5. Эффективность поверхностей и каналов со сферическими элементами при свободноконвективном течении

5.5.1. Гидродинамическая картина течения на поверхностях со сферическими выемками

5.5.2. Теплоотдача на поверхностях со сферическими 327 выемками

5.5.3. Гидродинамика и теплоотдача на поверхностях со сферическими выступами

5.5.4. Результаты испытаний теплообменного оборудования со сферическими элементами

ГЛАВА 6. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОМЫШЛЕННО ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИНТЕНСИФИКАТОРОВ ТЕПЛООТДАЧИ ПРИ ЛАМИНАРНЫХ И ТУРБУЛЕНТНЫХ ТЕЧЕНИЯ В КАНАЛАХ ЭНЕРГОУСТАНОВОК

6.1. Анализ методов оценки эффективности интенсификаторов теплоотдачи, каналов и теплообменник аппаратов

6.2. Технология сравнения интенсификаторов теплоотдачи, оптимизация их геометрических параметров

6.3. Краткая характеристика различных ИТ для турбулентных режимов течения. Влияние положения выступов относительно потока на эффекты ИТО

6.4. Эффективность промышленно перспективных интенсификаторов теплоотдачи при турбулентном режиме течения в каналах энергоустановок

6.5. Эффективные интенсификаторы теплоотдачи для ламинарных потоков в каналах энергоустановок

6.6. Выводы

С 1996 года в России начата планомерная работа по повышению эффективности использования энергоресурсов. Основные задачи были сформулированы в Федеральной целевой программе «Энергосбережение России на 1998-2005 гг.». В 2002 году было принято решение, что основной упор необходим на работу в реальном секторе экономики - энергетике, топливной отрасли и других отраслях промышленности, и принята программа «Энергоэффективная экономика» (2002-2006 гг.). В настоящее время основные положения повышения энергоэффективности отраслей промышленности изложены в законе об электроэнергетике и подготовленном проекте закона о теплоэнергетике.

Вся вырабатываемая тепловая энергия в странах мира до своего использования 2-3 раза проходит преобразование в различных теплообменных устройствах. Поэтому эффективность при производстве, передаче и использовании энергии (не только тепловой, но и электрической) напрямую зависит от эффективности теплоэнергетического и теплотехнологического оборудования, в том числе теплообменных аппаратов (ТА). Задача повышения эффективности и компактности ТА в основном решается использованием новых перспективных способов интенсификации теплообмена в ТА и применением новых схем ТА. Число публикаций по данной тематике непрерывно растет. Однако результаты этих исследований противоречивы. Выбор способа интенсификации не всегда обоснован и часто носит случайный характер.

Из анализа обзора литературы установлено, что наиболее перспективными способами интенсификации теплообмена для создания высокоэффективных образцов теплообменного оборудования являются:

- при вынужденной конвекции - поверхностная интенсификация теплообмена, в том числе с помощью систем сферических выемок и выступов;

- при вынужденной конвекции в элементах высокотеплонагруженного оборудования - пористое конвективное охлаждение;

- при свободной конвекции на вертикальных поверхностях - дискретные поперечные выступы.

Поверхностные интенсификаторы теплоотдачи находят все более широкое применение в системах охлаждения газотурбинных двигателей и на поверхностях твэлов ядерных реакторов, в химической и электротехнической областях, а также в теплообменных аппаратах общего применения.

Основное преимущество поверхностных интенсификаторов теплоотдачи перед остальными заключается в том, что они интенсифицируют теплообмен в пристенной зоне течения за счет турбулизации (разрушения) этой области потока с помощью отрывных возмущений потока, генерируемых интенсифи-каторами и характеризуются минимальным ростом гидросопротивления. Те-плообменные устройства с поверхностными интенсификаторами теплоотдачи обладают высокой теплогидравлической эффективностью.

Эффективным методом интенсификации теплоотдачи в теплообменниках является использование каналов с интенсифкаторами в виде сферических выемок. В ряде работ было экспериментально установлено, что для каналов со сферическими выемками, рост теплоотдачи не сопровождается типичным квадратичным увеличением гидравлического сопротивления. Причем, особенно ярко это проявляется при поперечном обтекании пучка труб. Поверхности со сферическими выемками позволяют существенно (в 1,5-ь4,5 раза) увеличить теплообмен при умеренном росте гидросопротивления.

Необходимо отметить, что, несмотря на значительное количество публикаций экспериментальные зависимости для гидродинамики и теплоотдачи получены лишь в узком диапазоне и только для турбулентного режима. Практически не исследованы гидродинамика и теплоотдача при ламинарном режиме в каналах со сфероидальными выемками. Кроме этого следует подчеркнуть, что многие из имеющихся в литературе результатов противоречивы и требуют проверки. Все вышеизложенное свидетельствует о необходимости глубоких экспериментальных исследований, направленных на изучение структуры потока, гидросопротивления и теплоотдачи в каналах со сфероидальными выемками, в широком диапазоне изменения геометрических и режимных параметров, и позволяет сформулировать следующие цели и задачи настоящего исследования:

В последние годы заметно повысился интерес многих исследователей к изучению внешних и внутренних свободноконвективных течений на вертикальных поверхностях и в вертикальных плоских каналах. В случае внутренних свободноконвективных течений, например, в вертикальной трубе, на процессы теплообмена оказывают влияние конечные размеры области. Начиная с некоторого расстояния от входа, жидкость по всему поперечному сечению испытывает тормозящее действие сил вязкости, происходит изменение температуры жидкости по сечению и длине трубы. У стенок образуется пограничный слой, толщина которого постепенно нарастает. На участке гидродинамической стабилизации пограничный слой заполняет все поперечное сечение. При постоянных физических свойствах жидкости после того, как динамические пограничные слои сомкнутся, устанавливается постоянное относительное распределение скорости, характерное для данного режима течения. Из-за такого усложнения внутренние задачи свободной конвекции исследовались в значительно меньшей степени, по сравнению с соответствующими внешними течениями.

Погрешность измерений экспериментальные данных при свободной конвекции намного выше, чем при вынужденной конвекции, так как из-за низкой интенсивности процесса теплообмена при свободной конвекции возникают некоторые трудности, связанные непосредственно с измерениями основных параметров.

В настоящее время хорошо обоснованная теория разработана лишь для ламинарного режима свободной конвекции в пограничных слоях и она, в принципе, обеспечивает понимание физического существа процессов переноса тепла около стенки и определяет основную структуру уравнений подобия для корреляции экспериментальных результатов. Наибольшее распространение в задачах свободной конвекции имеет модель Обербека - Буссинеска, являющаяся основой современной теории свободной конвекции и многих приближений, в том числе теории конвективной устойчивости и полуэмпирических моделей турбулентности. На основе этой модели получены численные решения двумерных и трехмерных задач для переходных и турбулентных режимов конвекции. Развитие вычислительной техники и методов исследования привело к возможности получения новых численных решений для ламинарного режима течения.

Известно, что свободноконвективное течение характеризуется небольшими значениями коэффициентов теплоотдачи, поэтому широкое использование свободноконвективных течений в технике связано в основном с применением интенсификаторов теплоотдачи.

Как указывалось, количество движения при свободной конвекции ограничено и определяется только подъемной силой Р/Л1:№ . Вследствие этого, при свободной конвекции целесообразно использовать поверхностные способы интенсификации теплоотдачи, характеризующиеся малым гидравлическим сопротивлением.

Свободноконвективное течение газа в вертикальных каналах практически подобно вынужденному течению. Известно, что для интенсификации теплоотдачи в канале, особенно при вынужденной конвекции, весьма эффективны поперечные выступы, которые обеспечивают повышение тепловой эффективности и снижают металлоемкость оборудования. Экспериментально установлено, что в области относительно малых чисел Рейнольдса и сравнительно больших относительных шагов выступов турбулизация потока приводит к выгодному соотношению между нарастанием теплообмена и увеличением сопротивления. Повышение числа Рейнольдса течения снижает положительный эффект интенсификации теплообмена.

Интенсификация теплообмена в канале при вынужденной конвекции неизбежно сопровождается повышением гидравлического сопротивления, которое в большинстве случаев опережает увеличение теплоотдачи. При использовании выступов для интенсификации теплообмена необходимо стремиться к выгодному соотношению между уровнем теплообмена и значением гидравлического сопротивления канала. Возрастание относительной высоты шероховатости при неизменном относительном шаге сопровождается увеличением теплоотдачи только до некоторого предела, а затем рост теплообмена прекращается, возникает явление "насыщения" теплоотдачи. Это связано с тем, что высокие выступы создают турбулентные возмущения потока вдали от стенки, которые мало влияют на процессы теплопереноса в пристенной зоне. Предельное увеличение теплоотдачи в трубе с выступами при вынужденной конвекции в 3,8.4,3 раза по сравнению с гладкой трубой получено в опытах при ё/Б = 0,6 и Т/Н = 10. Гидравлическое сопротивление трубы непрерывно увеличивается при возрастании высоты и постоянном шаге выступов. При неизменной высоте выступа и увеличении шага падение давления в трубе уменьшается. В области малых высот выступов темпы нарастания коэффициентов теплоотдачи и гидросопротивления приближенно равны. Следовательно, низкие выступы весьма перспективны для интенсификации теплообмена. Оптимальная высота выступов в трубе находится в диапазоне ОД > 2H/D >0,02, а оптимальный шаг - в пределах 25>Т/Н>10, при возрастании H/D оптимум перемещается в район больших Т/Н, что проверено экспериментально в области чисел Рейнольдса от 104 до 105.

Полученный положительный эффект при вынужденной конвекции целесообразно использовать и для свободноконвективного движения. Интенсификация теплоотдачи приводит к увеличению теплосъема, и должна была бы увеличивать скорость потока. Но наличие выступов приводит к увеличению гидросопротивления, а значит - к уменьшению скорости потока при свободноконвективном течении. Вообще достаточно большие значения относительного шага расположения выступов Т/Н способствует значительному утолщению пограничного слоя между выступами, что в свою очередь уменьшает теплоотдачу. Небольшие значения относительного шага Т/Н также способствует значительному утолщению пограничного слоя между выступами, что связано с уменьшением скорости потока из-за слишком часто расположенных уступов. Поэтому следует найти оптимальное соотношение

•J; U между теплоотдачей, режимными (Re ,Ra ) и конструктивными (Т/Н,Н/В) параметрами.

Дискретно установленные выступы на нагреваемой поверхности - это один из способов интенсификации теплообмена в условиях свободной конвекции. Литература по влиянию сложных геометрий поверхности на теплоотдачу при свободной конвекции весьма немногочисленна.

На основе имеющихся исследований можно сделать вывод, что дискретная шероховатость позволяет интенсифицировать теплоотдачу при свободной конвекции в большом объеме и максимальная интенсификация достигается при Т/Н = 1. .3.

Работ по исследованию теплоотдачи на вертикальных поверхностях и в вертикальных плоских каналах при наличии периодически установленных интенсификаторов в литературе практически нет.

Разработка конструкций теплообменных элементов возможна только при использовании оптимальных материалов и при использовании всех современных технологических возможностей.

Для создания систем охлаждения высокотеплонагруженных элементов необходимы способы интенсификации теплообмена, позволяющие увеличить теплосъем в десятки и сотни раз. Здесь перспективно использовать пористые теплообменные элементы. Создание конкретных ПТА и ПТЭ требует разработки соответствующих методологий, методик и программ оптимизации, их сравнительного исследования, экспериментальна проверки их надежности. Расчет и оптимизация ПТА и ПТЭ на основе пороматериалов возможны лишь при детальном представлении о тепломассообмене и гидродинамики в пористых структурах, которые, кроме надежных математических моделей и программного обеспечения, предполагают наличие надежных данных и методик расчета пограничных тепловых слоев, теплоотдачи и гидросопротивления в каналах с пороматериалами.

Проведенный анализ работ по исследованию и разработке ПТЭ и ПТА показывает, что проблема создания высокоэффективных и компактных ТА может быть решена лишь при комплексном, расчетно-теоретическом и экспериментальном исследовании с целью разработки методики выбора эффективной схемы пористых интенсификаторов теплообмена для систем охлаждения энергетических установок, характеризующихся максимальной тепло-гидравлической эффективностью.

Другим основным направлением при создании ПТА и ПТЭ является поиск оптимального способа применения пористых интенсифицирующих материалов, обеспечивающих максимальный уровень теплообмена при достаточно низком уровне гидравлического сопротивления.

Анализ литературы показал, что для уменьшения потерь давления в каналах с пористыми вставками могут применяться следующие способы:

- использование пористых вставок с переменной пористостью или удельной поверхностью;

- дискретная установка пористых вставок и межканальное движение теплоносителя;

- уменьшение сопротивления пористых вставок за счёт наличия в них отверстий различных форм и расположении;

- изменения структуры каркаса пористого образца;

- использование пористых вставок в качестве поверхностных слоев.

Однако на сегодняшний день изучен лишь небольшой класс из перечисленных способов уменьшения гидравлического сопротивления в каналах с пористыми вставками. Наиболее полно проведены исследования при межканальном движении теплоносителя. Имеются результаты первых опытов по исследованию уменьшение сопротивления пористых вставок за счёт наличия в них отверстий различных форм и расположении и использовании пористых вставок в качестве поверхностных слоев.

Анализ научно-технической литературы доказывает, что для решения проблем интенсификации теплоотдачи необходимы комплексные расчетно-теоретические и экспериментальные исследования теплообмена и трения в каналах теплообменного оборудования с промышленно-перспективными ин-тенсификаторами теплообмена.

В соответствии с этим выводом в настоящей работе сформулирована цель исследований: повышение теплогидравлической эффективности существующих типов теплообменных аппаратов на основе фундаментальных исследований механизмов интенсифицированного переноса, разработка на их основе рекомендаций и методик расчета параметров теплообменных аппаратов.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие основные задачи:

1. Разработать методики экспериментальных исследований и соответствующие им опытные стенды и рабочие участки. Получить информацию о механизмах интенсификации теплообмена на основе исследования структуры потока около элементов интенсификаторов теплообмена; о границах режимов течения в каналах с интенсификаторами теплообмена; о потенциальной возможности интенсификации теплообмена. Выявить и математически описать влияние основных режимных параметров и геометрии интенси-фикаторов на теплоотдачу и гидросопротивление в каналах.

2. Основываясь на экспериментальных данных дать основы физических моделей течения и теплообмена и при необходимости математические модели и методики для прогнозирования уровней гидросопротивления и теплоотдачи в каналах с перспективными интенсификаторами теплоотдачи.

3. Разработать прототипы теплообменных аппаратов и элементов с перспективными интенсификаторами теплоотдачи и провести натурные исследования их теплогидравлических характеристик. На основе испытаний обосновать справедливость и диапазон возможного применения разработанных моделей и методик расчета. Разработать конкретные рекомендации по оценке теплоотдачи и гидросопротивления в каналах теплообменного оборудования с интенсификаторами.

4. Провести сравнительный анализ интенсификаторов теплоотдачи по их теплогидравлической эффективности; выявить наиболее перспективные интенсификаторы и дать рекомендации по их оптимальным параметрам и рациональным режимам эксплуатации.

На основе фундаментальных и прикладных исследований получены следующие основные результаты, выносимые на защиту:

1. Впервые получена карта режимов течения в каналах со сферическими выемками в качестве интенсификаторов, охватывающая широкий диапазон режимных параметров; разработаны физические модели течения и теплообмена; установлено и математически описано влияние режимных и геометрических параметров на гидросопротивление и теплоотдачу в каналах со сферическими выемками при всех видах ламинарного и турбулентного режимов;

2. Установлены границы переходов режимов при течении в каналах со сферическими выступами; математически описано влияние режимных и геометрических параметров на гидросопротивление и теплоотдачу в каналах со сферическими выступами при всех режимах течения;

3. Даны рекомендации для инженерного расчета теплообменных аппаратов с интенсификаторами в виде сферических элементов;

4. Разработаны физические модели течения и интенсификации теплообмена в каналах с высокопористыми проницаемыми ячеистыми материалами (ВПЯМ); выявлены основные закономерности течения и теплообмена в каналах с ВПЯМ; получены новые экспериментальные данные по течению и теплообмену в каналах с пористыми интенсификаторами теплообмена из ВПЯМ различной конфигурации, отличающиеся пониженным уровнем гидравлического сопротивления: поверхностные пористые слои, дискретная установка пористых вставок, полная и частичная межканальная транспирация;

5. На основе проведенного анализа существующих пористых интенсификаторов теплоотдачи разработан, создан, запантентован и исследован новый материал с упорядоченной структурой - УПМ; установлено и математически описано влияние режимных и геометрических параметров на гидросопротивление и теплоотдачу в каналах с УПМ;

6. Получена новая информация об интенсификации теплоотдачи при свободной конвекции на вертикальных поверхностях в неограниченном пространстве и в каналах за счет использования различных типов шероховатости и закрутки потока.

7. Разработаны и исследованы прототипы высокоэффективных интенсифицированных теплообменных аппаратов и оборудования.

8. Впервые обосновано расположение перспективных интенсификато-ров теплообмена на шкале эффективности; представлена и обоснована информация по оптимальным размерам перспективных интенсификаторов при различных режимах эксплуатации;

Полученные основные результаты диссертации докладывались и получили одобрение на ICHMT Международной конференции по новым разработкам теплообменных аппаратов (Лиссабон, Португалия, 1993, 1998), Школе-семинаре молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А.И. Леонтьева «Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках» (Москва, 1993, 1995, 1999, Калуга, 2003, Рыбинск, 2005), I, II, III, IV Российской национальной конференции по теплообмену (Москва 1994, 1998, 2002 2006), X Всероссийской межвузовской научно-технической конференции «Газотурбинные установки и двигатели», (Москва, 1996), Туполевских чтениях (Казань, 1993-2006); Межвузовском научно-практическом семинаре «Внутрикамерные процессы в энергетических установках, акустика, диагностика, экология» (Казань, 1994-2005), II ISHMT-ASME Международной конференции по тепломассообмену (Сурафкал, Индия, 1995), XV Конгрессе по промышленной энергетике (Лейпциг, Германия. 1996), Международной конференции по пористым средам и их применению в науке, технике и промышленности (Кона, США, 1996), Международной конференции по компактным теплообменникам для промышленности (Сно-уберд, США, 1997), 4-ой Всемирной конференции по экспериментальным теплообмену, механике жидкости и термодинамике ExHFT'4 (Брюссель, Бельгия, 1997), 3-ей ICHMT-ASME конференции по тепломассообмену и 14 национальной конференции по тепломассообмену (Канкур, Индия, 1997), 3-ей Международной конференции «Новые энергетические системы и энергосбережение» (Казань, 1997), 2-го Международного симпозиума по энергетике, окружающей среде и экономике ЭЭЭ-2 (Казань, 1998), 11-ой Международной конференции по теплообмену (Куонджу, Корея, 1998), Всероссийской школе-семинаре молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН В.Е. Алемасова «Проблемы тепломасообмена и гидродинамики в энергомашиностроении» (Казань, 1998, 2000, 2002, 2004, 2006 г.г), 4-ой Международной конференции «Новые энергетические системы и преобразователи» (Осака, Япония, 1999), Международном конгрессе инженеров-механиков ASME и 17-м симпозиуме по мультифазному переносу в пористых средах (Нэшвилл, США, 1999), 4-ой ICHMT-ASME конференции по тепломассообмену и 15 национальной конференции по тепломассообмену (Пуна, Индия, 2000), Минском международном форуме по тепло- и массообмену (Минск, 2000, 2004, 2008), Российском национальном симпозиуме по энергетике (Казань, 2001), II Международной научно-практической конференции «Автомобиль и техносфера» (Казань, 2001), XXVI Сибирском теплофизиче-ском семинаре (Новосибирск, 2002), VII Королевских чтениях (г.Самара, 2003), Международном симпозиуме «Энергоресурсоэффективность» (Казань. 2005), IV и V II Российской конференции «Тепломассообмен и гидродинамика в закрученных потоках» (Москва, 2005), Международном конгрессе ASME (Чикаго, США, 2006), национальной конференции по теплоэнергетике (Казань, 2006), на научно-технических семинарах кафедры ТОТ КГТУ им. А.Н. Туполева (1994-2008).

По материалам диссертации опубликовано 94 печатных работ, включая 2 монографии, 8 статей в центральных российских изданиях, 3 патента РФ на изобретение, 5 статей в российских и зарубежных сборниках, 6 учебно-методических изданий, 15 тезисов и 54 материалов докладов, включая 17 зарубежных.

Результаты работы использованы ГУ «Центр энергосберегающих технологий Республики Татарстан при Кабинете Министров Республики Татарстан» (г.Казань), Российским инженерно-техническим центром порошковой металлургии (г.Пермь), опытно-конструкторским бюро «Союз» (г.Казань), НИИ «Турбокомпрессор» (г.Казань), ПРП «Татэнергоремонт» ОАО «Тат-энерго» (г.Казань), НИИ «Энергоэффективные технологии» КГТУ им.А.Н.Туполева (г.Казань), НИИ «Энергомашиностроение» МГТУ им.Н.Э.Баумана (г.Москва), Исследовательским центром проблем энергетики Казанского научного центра РАН (г.Казань).

Основные результаты работы вошли в научно-технические отчеты по грантам МАИ (№№ гос. регистрации 01.97.0007286, 01.99.0007286, 01.2.00.308759), МЭИ (№№ 01.2.00.107717), РФФИ (№№ 04-02-08250-офи-а, 06-08-08145-офи, 06-08-00283-а, 07-08-00189-а), программам МО РФ (№№ 01.94.0003030, 01.96.0005387, 01.97.0004012, 01.2.00.510998, Б-0020/2299, 02.516.11.6001, 02.516.11.6025, 2.2.1.9144, 2.1.2.6501) и т.д.

Диссертация выполнена на кафедре теоретических основ теплотехники Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева (КАИ) в период с 1994 по 2007 г.г. при научном содействии и консультации Заслуженного деятеля науки Российской Федерации, Заслуженного деятеля науки и техники Республики Татарстан, академика Академии наук Республики Татарстан, заведующего кафедрой теоретических основ теплотехники КГТУ им.А.Н.Туполева, доктора технических наук, профессора Гортышова Юрия Федоровича.

Основные результаты расчетов по сопоставлению интенсификаторов представлены на рис.6.4-6.6 и в табл.6.4 (номера линий графиков на рис.6.4-6.6 и в табл.6.3 и 6.4 совпадают), В таблицах обозначено: й - диаметр горла выступа, диаметр сферической выемки или выступа; ф - угол между осью трубы и спиральным выступом; Н- поперечный размер некруглого канала; 1 - ширина сечения выступа, К - глубина/высота выемки/выступа.

Табл.6.4 и рис.6.3-6.4 - новая информация, интересная для теории интенсификации теплообмена и необходимая для практического целесообразного внедрения интенсификаторов в энергооборудование с целью улучшения его технико-экономических показателей.

1.1 Гладкий канал 10-s- h/D = 0 1 1 12000

2. Спиральная про- 100 h/D = 0,171 0,83 1,58 1,89волочная встав- 300 "ü и u> 1,25 2,36 1,88ка, труба 38., 400 1,07 2,63 2,48трансформатор- 700 0,916 3,23 3,52ное масло 1000 0,83 3,68 4,41

3. Поперечные вы- 50 d/D = 0,8 1,16 1,96 1,69ступы, труба 200 t/D = 0,66 1,92 3,37 1,7139., трансфор- 350 2,39 4,18 1,74маторное масло 800 3,29 5,75 1,751100 3,72 6,51 1,75

4. Спиральные вы- 100 d/D = 0,72 1,00 — —ступы, труба 400 t/D = 0,72 1,43 — —40., трансфор- 1000 1,76 — —маторное масло

5. Интенсификатор, Re Оптимальные (E7E^)max Nu/Nu rjI Ь/ Ъглли- форма сечения параметры ни канала, интенсифика- й литература тора

6. Спиральная про- 20 h/D = 0,079 1,77 2,21 1,25волочная встав- 100 ф= /6 1,31 1,64 1,25ка, труба 41., 200 0,97 1,824 1,88масло для серво- 300 0,715 1,34 1,88механизмов 400 0,64 1,27 2,011000 0,24 1,07 4,37

7. Поперечные вы- 300 2h/D = 0,2 ч- 0,2 0,106 4,01 37,88ступы, труба 3. 1900 0,0996 9,50 95,352300 t/h = 25 0,09 10,38 104,91

8. Диафрагмы, тру- 30 d/D = 0,25 0,11 1,06 9,37ба 42., смесь 100 t/D = 0,32 0,0841 1,45 17,2трансформатор- 200 0,0614 1,88 30,6ного и машинно- 1000 0,0111 1,69 152,34го масел

9. Поперечные вы- 600 1,51 1,20 0,79ступы, труба 1400 1,56 2,90 1,8643., масло 2200 1,587 4,64

10. Спиральная про- 170 t/D = 6,5 0,987 1,54 1,56волочная встав- 346 1,32 2,12 1,60ка, труба 44., 520 1,247 2,31 1,85трансформатор- ное масло

11. Поперечные вы- 100 h/D = 0,0625 0,472 1,07 2,26ступы, труба 500 t/D = 0,706 1,284 2,10 1,6445., масло 700 1,481 2,59 1,75900 1,975 2,78 1,401000 2,951 3,23 1,09

12. Поперечные ка- 100 h/D = 0,0625 0,315 0,71 2,26навки, кольцевой 500 t/D = 0,706 0,915 1,5 1,64канал 45., масло 700 0,916 1,6 1,75900 1,402 1,97 1,401000 1,822 1,99 1,09

13. Сферические вы- 400 h/d = 0,21 0,276 1,459 5,283ступы, плоский 1000 h/H = 0,186 0,662 2,985 4,507канал автор., 1500 H/d = 1,12 0,956 3,869 4,048воздух 2000 1,062 4,945 4,656

14. Интенсификатор, Re Оптимальные (Е /Егл )max Nu/Nurjl ^э/ ^ЭГЛли- форма сечения параметры ни канала, интенсифика- и литература тора

15. Сферические вы- 400 h/d = 0,21 0,722 1,395 1,932емки, плоский 1000 h/H = 0,3 1,053 1,927 1,831канал автор., воздух 1500 2000 H/d = 0,71 1,367 1,667 2,499 3,004 1,829 1,803

16. Спиральная про- 40 0,23 1,99 8,62волочная встав- 80 0,24 2,08 8,56ка, труба 46., 120 0,25 2,14 8,53масло 140 0,254 2,17 8,51260 0,27 2,28 8,46

17. Рис.6.4. Сравнение эффективности различных поверхностных интенсификато-ров теплоотдачи при их оптимальных геометрических параметрах. Обозначения по таблице 6.3.

18. Рис.6.5. Сравнение теплоотдачи в каналах с различными поверхностными ин-тенсификаторами теплоотдачи при их оптимальных геометрических параметрах. Обозначения по таблице 6.3.

19. Рис.6.6. Сравнение гидравлического сопротивления в каналах с различными поверхностными интенсификаторами теплоотдачи при их оптимальных геометрических параметрах. Обозначения по таблице 6.3.

20. Оптимальная высота выступов в номинально ламинарной области режимов течения в 2 и более раз превышает размер выступов, целесообразных для интенсификации турбулентных потоков.

21. Низшая эффективность характерна для поперечных диафрагм, линии 7, рис.6.4-6.6, которым соответствует максимальное сопротивление.

22. Интересно сопоставить оптимальные геометрические параметры сферических выемок и выступов, линии 12; 13, табл.6.4, которым соответствует максимальная эффективность таких интенсифицированных каналов.

23. Результаты авторов по исследованию сферических выемок и выступов приведены в работе 53.

24. Целесообразно дать некоторые общие соображения по результатам анализа эффективности всех рассмотренных интенсификаторов теплоотдачи.

25. Основные результаты приведенного анализа изложены автором в работах 35,54-58.

26. Vidil R., РйШёййе?-Heat -exchangers: Stakes Market - Recent developments and recomendations for future research. 1993 ISHMT International Conference on New Development on Heat Exchangers, Lisbon, Portugal, 1993.

27. Дрейцер Г.А. О некоторых проблемах создания высокоэффективных трубчатых теплообменных аппаратов г/ Новости теплоснабжения. №5. 2004.

28. Дрейцер Г.А. Исследование солеотложений при течении воды с повышенной карбонатной жесткостью в каналах с дискретными турбулизаторами // Теплоэнергетика. №3. 1996. С.30-35.

29. Плотников П.Н. Обеспечение и повышение надежности кожухотрубных теплообменных аппаратов паротурбинных установок. Автореферат дисс. на соискание учен. степ. докт. технич. наук. Екатериньург: УГТУ-УПИ. 2004. 48с.

30. Ferrato V., Thonon В. a compact ceramic plate-fin heat exchanger for gas turbine heat recover}- // Труды международной конференции «Компактные теплообменники для промышленности», Сноуберд. Изд-во Беджелл Хаус Инк., США, 1997. с.195-199

31. The Evolution of Golf Ball. Aerodynamics Basics. www.adsources.com/Golf

32. Aerodynamics in Sports Equipment, Recreation and Machines Golf. wings.avkids.com/BoobSports

33. GolfWeb The Physics of Golf - Part Three, services.golfweb.com

34. Bearman P.W., Harvey l.K. Golf ball aerodynamics // Aeronautical Quarterly. 1976. Vol.27. Pt.2. P. 112-122.

35. Mehta R.D. Aerodynamics of Sport Balls. Ann. Rev. Fluid Mech. 1985. V.17.P.151.

36. Wieghardt K. Erhoeung des Turbulenten Reibungswiderstandes durch Oberflaechenstoerungen // Forschungsheflefuer Schiffstechnik. 1953, N1. S.65.

37. Tillmann W. Neue Widerstandsmessungen an Oberflaechenstoerungen in der turbulenten Grenzschicht // Forschungshefte fuer Schittstechnik. 1953. №2. S.81.

38. Халатов A.A. Вихревые потоки: фундаментальне исследования и нове вихревые технологи // Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики. 5-я научная школа-семинар. Алушта. Украина. 2007.

39. Халатов A.A. Теплообмен и гидродинамика около поверхностных углублений (лунок). Киев: ИТФ HAH Украины. Киев, 2005. 59с.

40. Кикнадзе Г.И., Гачечиладзе H.A., Алексеев В.В. Самоорганизация смерчеобразных струй в потоках вязких сплошных сред и интенсификация тепломассообмена, сопровождающая это явление. М.: Издательство МЭИ. 2005. 84с.

41. Кикнадзе Г.И., Краснов Ю.К., Подымака Н.Ф., Хабенский В.Б. Самоорганизация вихревых структур при обтекании водой полусферической лунки // Докл. Академии наук СССР. 1986. Т.291. №6. с.1315.

42. Кикнадзе Г.И., Гачечиладзе И.А., Олейников В.Г., Алексеев В.В. Механизмы смерчевой интенсификации тепломассообмена // Интенсиикация теплообмена: Труды Первой Рос. нац. конф. по теплообмену. Т.8. М.: Изд-во МЭИ, 1994. с.97-106.

43. Гачечиладзе И.А., Кикнадзе Г.И., Краснов Ю.К. и др Теплообмен при самоорганизации смерчеобразных структур // Тепломассообмен-ММФ. Материалы Минского международного форума по тепломассообмену. Проблемные доклады. Секция 1-2. Минск: АН БССР, 1988. С.83.

44. Афанасьев В.Н., Леонтьев А.И., Чудновский Я.П. Теплообмен и трение на поверхностях, профилированных сферическими углублениями // Препринт МГТУ им.Н.Э.Баумана №1-90. М.: Изд-во МГТУ. 1990. 118с.

45. Beves С.С., Barber Т.J., Leonardi Е. An Investigation of Flow over a Two-Dimensional Circular Cavity // 15th Australasian Fluid Mechanics Conference. Sydney, Australia. 2004. 4p.

46. Громов П.Р., Зобнин А.Б., Рабинович М.И., Сущик М.М. Рождение уединенных вихрей при обтекании мелких сферических углублений // Письма в ЖТФ, т. 12. вып.21, 1986. с.1323-1328.

47. Кесарев B.C., Козлов А.Г1. Структура течения и теплообмен при обтекании полусферического углубления турбулизирован н ы м потоком воздуха // Вестник МГТУ. Сер. Машиностроение. 1993. № 1. С. 106-115.

48. Снидекер, Дональдсон. Исследование течения с двумя устойчивыми состояниями // Ракетная техника и космонавтика. 1966. №4. С.227-228.

49. Mahmood G.I., Ligrani P.M. Heat transfer in a dimpled channel: combined influences of aspect ratio, temperature ratio, Reynolds number, and flow structure. Int. J. of Heat and Mass Transfer. №45. 2002. pp.2011-2020.

50. Won S.Y., Zhang Q., Ligrani P.M. Comparison of flow structure above dimpled surfaces with different dimple depths in a channel. Physics of Fluid. 2005. Vol.17. №1.

51. Ligrani P.M., Harrison J.L., Mahmood G.I., Hill M.L. Flow structure due to dimple depression on a channel surface. Physics of Fluids. 2001. Vol.13. №11. pp.3442-3451.

52. Mahmood G.I., Hill M.L., Nelson D.L., Ligrani P.L., Moon H.-K., Glezer B. Local heat transfer and flow structure on and above a dimpled surface in a channel. Journal of Turbomachinery. 2001. Vol.123. P.l 15-123.

53. Халатов А.А., Борисов И.И., Шевцов С.В. Тепломассообмен и теплогидравлическая эффективность вихревых и закрученных потоков. Киев: Инст-т технической теплофизики НАН Украины. 2005. 500с,

54. Khalatov А.А., Byerley A., Seong-Ki Min, Ochoa D. Flow characteristics within and downstream of spherical and cylindrical dimple on a flat plate at low Reynolds numbers. ASME Paper № GT2004-53656, 2004.

55. Волчков Э.П., Калинина С.В., Матрохин И.П. и др. Некоторые результаты экспериментального исследования аэродинамики и теплообмена на поверхности с полусферическими кавернами // Сиб. физ.-техн. журн. 1992. Вып.5. С.3-9.

56. Терехов В. И., Калинина С.В., Мшвидобадзе Ю.М. Эксперимент^. ьное исследование развития течения в канале с полусферической каверной // Сибирский физико-технический журнал. 1992. Вып. 1. С,77-85.

57. Терехов В.И., Калинина С.В,, Мшвидобадзе Ю.М. Поле делений и сопротивление одиночной лунки с острыми и скругленными кромками // ПМТФ. 1993. №3. С.40.

58. Алемасов В.Е., Глебов Г.А., Козлов А.П. Термоанемометрические методы исследования отрывных течений/ КНЦ АН СССР. Казань, 1990. 178с.

59. Александров A.A., Горелов Г.М., Данильченко В.П., Резник В.Е. Теплоотдача и гидравлическое сопротивление при обтекании поверхностей с развитой шероховатостью в виде сферических углублений // Пром. теплотехника. 1989. Т.11, №6. С.57-61.

60. Почуев В.П., Луценко Ю.Н., Мухин A.A. Теплообмен в охлаждаемых лопатках высокотемпературных газовых турбин // Труды Перв. Рос. Нац. Конф. по теплообмену. М.: Изд-во МЭИ; 1994. Т.8. С. 178183.

61. Наго га Г.П. Эффективные способы охлаждения лопаток высокотемпературных газовых турбин. М.: Изд-во МАИ, 1996. - 100 с.

62. Нагога ГЛ., Ануров Ю.М. Результаты модельных и натурных исследований интенсификации " смерчевым " способом // Тезисы докл. II Республ. конф. "Совершенствование теории и техники тепловой защиты энергетических устройств." Киев, 1990. С.25-26.

63. Маскинская А.Ю. Повышение эффективности теплообменных аппаратов за счет интенсификации теплообмена на поверхности с лунками // Дисс. канд. техн. наук.- Москва: МЭИ. 2004.

64. Шрадер И. Л., Дашчян А, А., Готовский М,А. Интенсифицированные трубчатые воздухоподогреватели // Теплоэнергетика. № 9. 1999. с.54-56.

65. Кикнадзе Г.И., Олейников В.Г. Самоорганизация смерчеобразных вихревых структур в потоках газов и жидкостей и интенсификация тепло-и массообмена Препринт №227, / Ин-т теплофизики СО АН СССР. Новосибирск 1990. 45с.

66. Мунябин K.J1. Эффективность интенсификации теплообмена углублениями и выступами сферической формы // Теплофизика и аэромеханика, 2003, т. 10, №2, с.235-247.

67. Беленький М.Я., Готовский М,А. Леках Б.М., Фокин Б.С., Долгушин К.С. Интенси ф икация теплообмена при использовании поверхностей, формованных сферическими лунками // Тепломассообмен ММФ-92. Т.1. 4.1. Минск: ИТМО им.А.В.Лыкова АНБ. 1992. с.90-93.

68. Беленький М.Я., Готовский М.А., Леках Б.М., Фокин Б.С, Хабенский В.Б. Экспериментальное исследование тепловых и гидравлических характеристик теплообменных поверхностей, формованных сферическими лунками // ТВТ. Т.29. №.6. 1991. с. 1142-1147.

69. Burgess N.K., Ligrani P.M. Effects of dimple depth on Nusselt numbers and friction factors for internal cooling in a channel. Paper GT2004-54232. Proceedings of Turbo Expo 2004: Power for land, sea and air. Vienna, Austria. 2004.

70. Ligrani P.M., Burgess N.K., Won S.Y. Nusselt numbers and flow structure on and above a shallow dimpled surface within a channel including effects of inlet turbulence intensity level // J. of Turbomachinery. 2005, vol.125, pp. 1-10.

71. Moon H.-K., O'Konnel Т., Glezer B. Channel Height Effect on Heat Transfer and Friction in a Dimpled Passage // ASME Paper No.99-GT-l 63. ASME 44th International Gas Turbine and Aeroengine Congress and Exposition, Indianapolis, USA, 1999.

72. Moon S.W., Lau S.C. Turbulent Heat Transfer Measurements on a Wall with Concave and Cylindrical Dimples in a Square Channel // ASME. 2002. Paper No GT2002-30208.

73. Chyu M.K., Yu Y., Ding H., Downs J.P. Soechting F.O. Concavity enhanced heat transfer in an internal cooling passage. // ASME Paper No. 97-GT-437. ASME 42nd International Gas Turbine and Aeroengine Congress and Exposition, Orlando,USA, 1997. 7p.

74. Шанин Ю.И., Шанин О.И. Интенсификация теплоотдачи нанесением сферических лунок на стенки каналов /У Конвективный тепломасообмен. Материалы Минского международного форума ММФ-2004. Минск: ИТМО им.А.В.Лыкова АНБ. 2004.

75. Шанин Ю.И. Экспериментальное исследование интенсификации теплоотдачи в плоском канале с лунками // Тепломассообмен и гидродинамика в закрученных потоках: Тезисы докладов Второй Росс, конференции. М.: Изд-во МЭИ, 2005. С.47-48.

76. Кубанский П.Н. Поверхность теплообмена между теплоносителем и потребляющей средой с применением интенсификации нагрева или охлаждения // Авторское св-во СССР №800063. 1947. 3 с.

77. Кубанский П.Н. Поведение резонансной системы в потоке // Журнал технической физики. 1957. Т.27. №1. С. 180-188.

78. Обзор результатов исследований интенсификации теплообмена сферическими выемками по российским публикациям / А.В.Щукин Казань: КГТУ им.А.Н.Туполева. 1997.

79. Щукин A.B., Козлов А.П., Чудновский Я. П., Агачев P.C. Интенсификация теплообмена сферическими выемками. Обзор // Изв. РАН. Энергетика. 1998. № 3. С.47-64.

80. Справочник по теплообменникам / Пер, с англ. Под ред. Б.С.ГТетухова, В.К.Шикова. М.:Энергоиздат, 1987. Т.1.- 364 с.

81. Горелов Г.М., Александров A.A. Взаимодействие транзитного и вихревого потоков при течении в шероховатых каналах // Изв. вузов: Авиац. техника. 1983. № 4. С.82-85.

82. Горелов Г.М. Трянов А.Е. Течение при внезапном расширении канала II Изв. вузов: Авиац. техника. 1970. № 3. С.54-62.

83. Баев С.В. Судовые компактные теплообменники. Л.: Судостроение. 1965. 324с.

84. Арсеньев Л.В., Везломцев С.К., Носов В.В. Интенсификация процесса теплоотдачи в щелевых каналах с генераторами вихрей в .системах кондиционирований воздуха //' Охрана труда и охраны окружающей среды, Сб. научн.трудов. Николаев: НКИ. 1988. с. 14-20.

85. Афанасьев В.Н, Чудновский Я.П. Самогенерация вихрей как метод интенсификации теплообмена // Тепломассообмен ММФ: Минский международный форум. Минск. 1988. Ч. 1.-С, 8-9.

86. Афанасьев В.Н., Веселкин В.Ю., Скибин А.П., Чудновский Я.П. Экспериментальное исследование течения в одиночных выемках на исходно гладкой поверхности теплообмена // Тепломассообмен ММФ-92. Тез, докл./ ИТМО АНБ. Минск; 1992. Т.1, ч. 1. С.81-85.

87. Афанасьев В.Н., Леонтьев А.И., Чудновский Я.П. Трение и теплообмен на поверхностях, профилированных сферическими углублениями М., 1990. 118с, - (Препринт / МГТУ им. Н.Э. Баумана, №190).

88. Афанасьев В.Н., Чудновский Я. П. Экспериментальное исследование структуры течения в одиночной впадине // Вестник МГТУ. Сер. Машиностроение. 1993. №1, С.85-95.

89. Bunker R.S., Donnellan К.F. Heat Transfer and Friction Factors for Flows Inside Circular Tubes with Concavity Surfaces. Proceedings of ASME

90. Turbo Expo 2003. Power for Land, Sea, and Air. Paper GT2003-38053. Atlanta, USA. 2003. 13p.

91. Borisov I., Khalatov A., Kobzar S., Glezer B. Comparison of thermal-hydraulic characteristics for two types of dimpled surfaces. ASME Paper Mi GT2004-54204, 2004.

92. Терехов В.И., Калинина С. В,, Мшвидобадзе Ю М. Конвективный теплообмен на поверхности в области за каверной сферической формы // Теплофизика и аэромеханика. 1994.Т. 1 ,№'1. С. 13-18.,

93. Власенко А.С., Сергиевский Э.Д. Интенсификация теплообменных процессов в аппаратах теплоэнергетики // Тезисы докладов 5-й научной школы-конференции «Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики». Алушта. Украина. 2007.

94. Hwang S.D., С ho Н.Н. Heat transfer enhancement of internal passage using dimple/protrusion. /'/' Paper THE-24. Int. Conference of Heat Transfer. Sydney. Australia. 2006,

95. Moon H.K., O'Connell T. and Sharma R. Heat Transfer Enhancement Using a Convex-Patterned Surface // Paper No. GT-2002-30476, Proceedings of ASME Turbo Expo 2002, Amsterdam, the Netherlands. 2002

96. Griffith T. $;, Ai-Hadhrami L, and Han, I. C. Heat Transfer in Rotating Rectangular Cooling Channels (AR=4) with Dimples // Journal of Turbomachinery, Vol. 125, 2003. pp. 555-564.

97. Численное моделирование вихревой интенсификации теплообмена в пакетах труб / Ю.А.Быстров, С.А.Исаев, Н.А.Кудрявцев, А.И.Леонтьев. -СПб.: Судостроение, 2005. 392с.

98. Yeo K.S., Khoo B.C. & Wang Z. Direct Numerical Simulation of Flows over Dimpled Surfaces, http://ngp.org.sg

99. Park J., Ligrani P.M. Numerical predictions of heat transfer and fluid flow characteristics for seven different dimpled surfaces in a channel // Numerical Heat Transfer. Part A. Vol.47. 2005. pp. 1-24.

100. Wang Z., Yeo K. S. and Khoo В. C. Numerical Simulation of Laminar Channel Flow over Dimpled Surface. Paper №AIAA 2003-3964. 16th AIAA Computational Fluid Dynamics Conference, Orlando, USA. 2003.

101. Lee, G., Ferguson, F., Chandra S. A Numerical Investigation on Aerodynamic Property and Heat Transfer Enhancement for Surfaces with Concave Cavities. 42nd AIAA Aerospace Science Meeting and Exhibit, Paper № AIAA 2004-488. Reno, USA. 2004

102. Lee G., Ferguson F. and Chandra S. Heat Transfer Enhancement from Surfaces with Cavities. 43rd AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit. Paper № AIAA 2005-183. Reno, USA. 2005.

103. Wei X. J., Joshi Y. K., Ligrani P. M. Numerical Simulation of Laminar Flow and Heat Transfer Inside a MicroChannel With One Dimpled Surface. J. of Electronic Packaging. 2007. Volume 129, Issue 1, pp. 63-70.

104. Grenard Ph., Quintilla-Larroya V., Laroche E. Numerical Study of Heat Transfer on a Dimpled Surface with CEDRE code. 2nd European conference for aerospace sciences. 2007. 12p.

105. Lee Y.O., Ahn J., Song J.C., Lee J.S. Large eddy simulation of turbulent heat transfer in dimpled channel. International Heat Transfer Conference. Paper № TRB-24. Sidney. Australia. 2006. 10 p.

106. Burgess N.K., Oliveira M.M., and Ligrani P.M. Nusselt number behavior on deep dimpled surfaces within a channel // J. of Heat Transfer. 2003. Vol.125. №1. pp.11-18.

107. Hwang S.D. Heat transfer enhancement of internal passage using various duct geometries. Ph.D. thesis. Yonsei University. Korea.

108. Ligrani P.M. Dimple Array Effects on Turbulent Heat Transfer and Flow Structure // Turbulence, Heat and Mass Transfer 5. Proceeding of Int. conference. Croatia. Begell House, Inc. 2006.

109. Ligrani P.M., Mahmood G.I., Harrison J.L., Clayton C.M., Nelson D.L. Flow structure and local Nusselt number variation in a channel with the dimples and protrusions on opposite walls. Int. J. of Heat and Mass Transfer. №44. 2001. pp.4413-4425.

110. The bulkflow heat exchanger, www.bulkflow.com

111. Dimple-T indirect heat exchange, www.dimple-t.com

112. Dimpled Heat Transfer Pressure Vessels. www.alloyproductscorp.com

113. Официальный сайт Alfa Laval, www.alfalaval.com

114. Официальный сайт Tranter, http://www.tranter.com

115. Официальный сайт Buco. www.buco-international.com

116. Официальный сайт ViEX. www.viex.com

117. Официальный сайт Mueller, www.muel.com

118. Барановский Н.В., Коваленко Л.М., Ястребенский А.Р. Пластинчатые и спиральные теплообменники. М. Машиностроение. 1973, 288с.

119. Мигай В.К. Моделирование теплообменного энергетического оборудования. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1987. - 264 с.

120. Антуфьев В.М., Лам И.Ф. Теплообменные аппараты из профильных листов. Л.: Энергия, 1972.

121. Chudnovsky Ya. Vortex Heat Transfer Enhancement for Chemical Industry Fired Heaters. 2004 AIC-hE Spring Technical Meeting. New Orleans, USA. 2004.

122. Chudnovsky Ya., Kozlov A. Heat transfer enhancement and fouling mitigation potential due to dimpling the convective surfaces. International Heat Transfer Conference. Paper № HTE-21. Sidney. Australia. 2006. 10 p.

123. Твэл. A.c. СССР №1538190. Бюл.№3. 1990.

124. Sheldon К. Microturbine Developments at GE. Advanced Integrated Microturbine System. Presentation for GE Global Research. 2003.

125. Кикнадзе Г.И. Явление самоорганизации смерчеобразных струй в потоках сплошной среды и технологий на его основе. /7 Труды XVI Школы-семинара молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН

126. А.И.Леонтьева. Санкт-Петербург. В 2 т: Т.2. М,: Изд-ский дом: МЭИ, 2007. С.341-345.

127. Федоров И.Г. Теплоотдача и гидравлическое сопротивление щелевых каналов с выступами. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Казань: КАИ, 1964. 18с.

128. Федоров И.Г., Щукин В.К., Мухачев Г.А., Идиатуллин Н.С. Теплоотдача и гидравлическое сопротивление каналов со сферическими выштамповками // Известия ВУЗов: Авиационная техника, № 4, 1961.

129. Федоров И. Г., Идиатуллин Н.С., Щукин В.К. Мухачев Г.А. Теплоотдача и гидравлическое сопротивление щелевых каналов с шахматным расположением конических выштамповок // Теплоэнергетика № 6, 1962.

130. Федоров И. Г. Теплообмен и сопротивление щелевых каналов с овалообразными коническими выштамповками // Известия ВУЗов: Авиационная техника, № 4, 1962.

131. Hwang S.D., Cho H.H. Heat transfer enhancement of internal passage using dimple/protrusion. Paper THE-24.

132. М.А.Готовский, М.Я.Беленький, Б.С.Фокин. Теплоотдача и сопротивление при течении в круглой трубе с интенсификацией регулярной системой сферических выемок и сферических выступов.

133. Ибрагимов М.Х., Субботин В.И., Бобков В.П., Сабелев Г.И., Таранов Г.С. Структура турбулентного потока и механизм теплообмена в каналах. М.: Атомиздат, 1978, 296 с.

134. Легкий В.М., Бабенко Ю.А., Дикий В.А. Исследование теплообмена и аэродинамического сопротивления пластинчатых теплообменных поверхностей с турбулизаторами в виде полусферических выступов // Изв. вузов: Энергетика. 1977, №12. с.81-89.

135. Миронов О.Н. Теплообмен и трение в канале квадратного сечения с одной оребренной полукруглыми выступами стенкой // Минский международный форум ММФ-92. Т.1. 4.1. Минск: ИТМО им.A.B.Лыкова. 1992. С.146-148.

136. Мунябин К.Л. Эффективность интенсификации теплообмена углублениями и выступами сферической формы // Теплофизика и аэромеханика, 2003, т. 10, №2, с.23 5-247

137. Berkoune A. and Al-Shemmeri Т.Т. Pressure drop and friction correlations of compact heat exchangers dimped flat tubes. 1993 ISHMT International conference on New Developments in Heat Exchangers. Lisbon, Portugal. 1993.

138. Тейлор и др. Измерение и расчёт влияния неоднородной шероховатости поверхности на коэффициент трения при турбулентном течении // Современное машиностроение, А. 1989. №7. С. 100-105.

139. Кириллов П.Л., Юрьев Ю.С., Бобков В.11. Справочник по теплогидравлическим расчётам. М.: Энергоатомиздат. 1984. 296с.

140. Белов C.B. Пористые металлы в машиностроении. М.: Машиностроение, 1981. 247с.

141. Аэров М.Э., Тодес О.М., Наринский Д.А. Аппараты с стационарным зернистым слоев. М.: Химия, 1979.

142. Поляев В М., Майоров В.А., Васильев Л.Л. Гидродинамика и теплообмен в пористых элементов конструкций летательных аппаратов. М.: Машиностроение. 1988. 168с.

143. Справочник по теплообменникам / Под ред. Б.С.Петухова и

144. B.К.Шикова. В 2-х т. Т.1. М.: Энергоатомиздат. 1987. 560с.

145. Аполлонов В.В., Быстрое П.И., Гончаров В.Ф. и др. Перспективы использования пористых структур для охлаждения элементов силовой оптики.// Квантовая электроника, 1979, Т.6, №12. С.2533-2545.

146. Аполлонов В.В., Прохоров A.M., Хомич В.Ю., Христян Е.В. О возможности использования вапотроннош охлаждения в силовой оптике // Письма в ЖТФД978. Т.4, №4. С. 174-175.

147. Галицейский Б.М., Иноземцев H.H., Пустогаров A.B. Теплозащита энергетических установок летательных аппаратов. М.: Воениздат, 1983. 351с.

148. Майоров В.А. Течение и теплообмен однофазного охладителя в пористых металлокерамических материалах // Теплоэнергетика. 1978. № 1. С. 64-70.

149. Майоров В.А., Васильев Л.Л. Теплообмен и устойчивость при движении охладителя, испаряющегося в пористых металлокерамических материалах // ИФЖ, 1979. Т.36. №5. С.914-934.1. А ~

150. Нагога Г. П. Эффективные способы охлаждения лопаток высокотемпературных газовых турбин: Учебное пособие. М.: Изд-во МАИ, 1996. 100с.

151. Пустогаров А. В. и др. Исследование эффективного пористого охлаждения // ИФЖ, 1980. Т.39. №3. С.468-474.

152. Анциферов Б.Н., Храмцов В.А,, Питиримов ОМ., Щурик А.Г. // Порошковая металлургия, 1988, №8. С.87-91.

153. Биверз, Сперроу. Течение через волокнистые пористые среды, не подчиняющиеся закону Дарси // Прикладная механика, 1969. №4. С.59.

154. Нагога Г. П., Ануров Ю.М., Белоусов А.И. Теплообмен и сопротивление в каналах с пористым наполнителем // ИФЖ, 1986. Т.51. №2.1. C. 187-194.

155. Тушилович В.М., Косторнов А.Г., Леонов А.Н. и др. Пористые волокново-порошковые материалы на основе меди // Порошковая металлургия, 1992. №3. С.56-60.

156. Чэнь, Хун, Хун. Переходный режим, свободной конвекции в высокопористой среде около вертикальной стенки // Энергетические машины, 1988, №3. С. 171-178.

157. Кавиани М. Применение методов теории пограничного слоя для анализа теплоотдачи при вынужденной конвекции от полубесконечной плоской пластины в пористом слое // Теплопередача, 1988. №1. С.64-69.

158. Пулинакос. Свободная конвекция в режиме пограничного слоя в вертикальном пористом слое при постоянном тепловом потоке на боковых стенках и ее отклонение от модели Дарси // Теплопередача, 1985. №3. С.192.

159. Пулинакос, Ренкен. Вынужденная конвекция в канале, заполненном пористой средой, при наличии переменной пористости, инерционных и вязкостных эффектов // Теплопередача, 1985. №3. С. 192.

160. Паранг, Кейхани. Граничные эффекты при ламинарной смешанной конвекции в кольцевом слое пористой среды // Теплопередача, 1988. №3. С.255-258.

161. Ашихмин С.Р., Гортышов Ю.Ф. Математическое моделирование и оптимизация тепловых и деформационных характеристик пористых охлаждаемых элементов металлооптики // Казань, 1968. 12с. (Рукопись деп. в ВИНИТИ)

162. Вафаи, Алкире, Тьен. Экспериментальное исследование теплоотдачи в среде с переменной пористостью. // Теплопередача, 1985. №3. С. 134.

163. Беляев Н.М., Рядно A.A. Методы нестационарной теплопроводности М.: Высшая школа. 1978. 328с.

164. Лыков A.B. Тепломассообмен / Справочник. М.: Энергия, 1972.479с.

165. Крымасов В.Н. Теплоотдача, сопротивление и температурные поля при фильтрации газа в пористых телах // Труды ЦАГИ. 1972. Вып. 1408.

166. Курочкин Ю.В. и др. Исследование эффективности пористого охлаждения стабилизирующего канала плазматрона // Известия СО АН СССР. Серия технических наук, 1977. №8. Вып.2. С.97-102.

167. Курпатенков А. В., Поляев В.М., Синцов A.A. Расчет охлаждения пористой металлической стенки, изготовленной спеканием из частиц сферической формы // Машиностроение, 1985. №1. С.51-55.

168. Курпатенков А. В. Поляев В.М., Синцов A.A. Численное определение двухмерных полей температур при пористом охлаждении // ИФЖ, 1984. Т.47. №6. С.984-991.

169. Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. М.: Энергоагомиздат, 1984.

170. Рубин, Хосла. Численные решения повышенной точности, использующие кубические сплайны // Ракетная техника и космонавтика, 1976. №87. С.25.

171. Беркман B.C., Мельникова И.Г. Пористая проницаемая керамика. Л.: Стройизат, 1969. 141с.

172. Аронова H.H., Шуриков A.B. Расчет температурных полей при фильтрации в пористом слое // Физические процессы горного производства: тепл омзасоп еренос в горных выработках и породных коллекторах. Л. 1985. С.26-32.

173. Бери, Пиви, Аллен. Нестационарный теплообмен в пористых цилиндрах // Теплопередача, 1974. №2. С.114-122.

174. Майоров В.А. Гидродинамика и теплообмен парожидкостного потока в пористых матрицах // Процессы тепло- и массообмена при фазовых превращениях и вы двухфазных потоках. Минск, 1985. С.82-97.

175. Хэберлайн, Пфендер. Пористое охлаждение стенок камеры со стабилизацией дуги большой мощности // Теплопередача, 1971. №2. С. 17-25.

176. Накаяма, Кояма. Обобщенные преобразования подобия для режима смешанной конвекции в насыщенной жидкостью пористой среде // Теплопередача, 1988. №3. С.258-263.

177. Субботин В.И., Харитонов В.В., Плаксеев A.A. Теплообмен в пористой подложке охлаждаемых лазерных зеркал // ТВТ. 1983. №1. С.86-91.

178. Харитонов В,В., Плаксеев A.A. Предельные тепловые нагрузки в лазерных зеркалах с охлаждаемой пористой подложкой // ТВТ, 1982. Т.20. №4. С.712-717.

179. Субботин В.И., Плаксеев A.A., Харитонов В.В., Алексеев C.B. Об интенсификации теплообмена в капилярно-пористых теплообменниках // Известия АН СССР. Энергетика и транспорт. 1984. №6. С.94-101.

180. Харитонов В.В. Теплофизика лазерных зеркал. М.: МИФИ, 1992.

181. Накаяма, Кояма. Свободноконвективный теплообмен на поверхности неизотермичдюго тела произвольной.формы, находящегося во влагонасыщенной пористой среде // Теплопередача, 1987. №1. С. 109.

182. Хант, Тьен. Конвекция в цилиндрических плотных пористых слоях, не подчиняющиеся закону Дарси // Современное машиностроение. 1989. №2. С.94-102.

183. Коллинз Р. Течение жидкостей через пористые материалы. М.: Мир, 1964. 350с.

184. Полежаев Ю.В., Юревич Ф.Б. Тепловая защита. М.: Энергия, 1976. 342с.

185. Субботин В. И., Харитонов В. В., Плаксеев А. А. Межканальный теплообмен при поперечном обтекании водой пучка труб // Теплоэнергетика. 1985. №1. С.42-44.

186. Майоров В. А., Васильев Л. Л., Поля ев В.М. Пористые теплообменные элементы классификация, конструкция, применение // ИФЖ. 1984. Т.47. №3. С.499-513.

187. Петухов Б. С., Алексеев В. А., Зейгарник Ю.А. и др. Проблемы теплообмена в охлаждаемых зеркалах технологических лазеров // ТВТ. 1985. Т.23. №6. С,1200-1210.

188. Юрьев, Ю.С., Колмаков А.П., Ефанов А. Д. Развитие гидродинамической и тепловой модели пористого тела и ее применение красчету ядерных реакторов и теплообменников // Сб.: Теплообмен в энергооборудовании АЭС. Л.: 1986. С. 9-15.

189. Аравин В. И., Нумеров CH. Теория движения жидкостей и газов в недеформируемой пористой среде. М.: Госиздат, 1963.

190. Биверз, Сперроу. Течение через волокнистые пористые среды, не подчиняющиеся закону Дарси // Прикладная механика, 1969. №4. С. 59.

191. Божков Н;А., Заилев В.К., Обруч С.Н. Некоторые вопросы расчетно-экспериментальных исследований радиационно-кондуктивного теплопереноса в высокопористых композиционных материалах // Тепломассобмен-ММФ. Минск, 1988. С.61-62.

192. Кокорев Л.С., Субботин В.И., Федосеев В.И. и др. О взаимосвязи гидравлического сопротивления и теплоотдачи в пористых средах // ТВТ. 1987. Т.25. №1. С.92-97.

193. Ложкин А. Л. Исследование теплообмена в пористом канале при стационарном и пульсирующем течении охладителя // Отдельные задачи тепло- и массообмена между потоками и поверхностями, М., 1986. С.69-70.

194. Харитонов В.В., Плаксеев A.A., Федосеев В.Н. и др. Влияние перемешивания жидкости на теплообмен в каналах с пористыми вставками // ТВТ. 1987. Т.25. №1. С.651-657.

195. Зейгарник Ю.А., Иванов Ф.П., Икрянников Н.П., Ковалев С.А., Силина H.H. Теплообмен в лазерных зеркалах. В книге: Теплообмен в современной технике: Сборник работ отдела теплообмен ИВТ РАН. М.: Изд-во ИВТ РАН, 1998. 326с.

196. Гортышов Ю.Ф., Муравьев Г. Б. О точности расчета тем пературного состояния пористых элементов // Сб.: Высокотемпературные охлаждаемые газовые турбины двигателей летательных аппаратов. Казань, КАИ, 1984. С.43-47.

197. Гортышов Ю.Ф., Муравьев Г. Б., Надыров H.A. Экспериментальное исследование теплового состояния охлаждаемого пористого элемента // Межвузовский сб.: Теплообмен и трение в двигателях и энергетических установках летательных аппаратов. 1986. С.20-26.

198. Зейгарник Ю.А., Иванов Ф.П., Икрянников Н.П. Опытные данные по теплоотдаче и гидравлическому сопротивлению в неупорядоченных структурах // Теплоэнергетика. 1991. №2. с.33-38.

199. Гортышов Ю.Ф., Муравьев Г. Б., Надыров И.Н. Экспериментальное исследование течения и теплообмена в высокопористых структурах. // ИФЖ. 1987. Т.5. №3. С.357-361.

200. Кокорев Л.С., Федосеев В.Н., Харитонов В.В., Воскобойни ков В.В. Новый подход к расчету теплоотдачи в пористых средах М.: МИФИ. Препринт N026-86. 1986. 26с.

201. Плаксеев A.A., Субботин В.И., Харитонов В. В. Теплоотдача при вынужденной конвекции в пористом слое со щеточной структурой // Теплоэнергетика. 1983. №8. С.63-65.

202. Плаксеев A.A., Федосеев В.Н., Харитонов B.B. Взаимосвязь теплоотдачи, интенсификации перемешивания теплоносителя и гидравлического сопротивления в пористых средах // Известия АН СССР. Энергетика и транспорт. 1988. №6. С.106-113.

203. Федосеев В.Н., Субботин В.И., Харитонов В.В. Универсальная взаимосвязь теплоотдачи и градиента давления в пористых средах // Теплоэнергетика. 1987. №6. С.6 Г-64.

204. Харитонов В.В., Плаксеев A.A., Федосеев В.Н. и др. Влияние перемешивания жидкости на теплообмен в каналах с пористыми вставками // ТВТ. 1987. Т.25. №1. С.651-657.

205. Харитонов В.В., Федосеев В.Н. Обобщение экспериментальных данных о теплоотдаче в поперечно-обтекаемых пучках витых труб // ТВТ. 1990. Т.28. №3. С. 180-182.

206. Можаев А.П. Автореферат диссертации на соискание уч. степени к.т.н. М.: МАИ. 1991.

207. Мегерлин, Мэрфи, Берглес. Интенсификация теплообмена в трубах с помощью сеточных и щеточных вставок // Теплопередача. Сер.С. 1974. T.96. №2. С.30-38.

208. Воскобойников В. В., Плаксеев А. Д., Федосеев В.Н., Харитонов В.В. Способ определения эффективной поперечной теплопроводности теплоносителя в пористой среде // A.c. 1303921 // Б.И. 1987, №14, С. 184.

209. Кириллов C.B., Плаксеев A.A., Харитонов В.В., Алексеев С.А. Способ определения эффективной поперечной теплопроводности теплоносителя в пористой среде // A.c. 1122103 // Б.И. 1985, №47, С.274.

210. Гортышов Ю.Ф. .Охлаждение и термостабилизация деформируемых элементов конструкций. М.: Машиностроение, 1992. 256с.

211. Гортышов Ю.Ф., Муравьев Г.Б., Надыров H.H. Исследование теплофизичеоких характеристик и теплоотдачи в высокопористых структурах // Известия вузов: Авиационная техника. 1986. №4. С.81-84.

212. Майоров В. А. Теплопроводность пористых материалов // Сб.; Тепло и масоообмен в системах с пористыми элементами. Минск, ИТМО АН БССР, 1981. С.121-130.

213. Поляев В.М., Морозова Л.Л., Харыбин Э.В., Аврамов Н.М. Интенсификация теплообмена в кольцевом канале // Изв. вузов: Машиностроение, 1976. №2. С.86-90.

214. Справочник по теплообменникам: в 2 т. Т. 1 /' Пер. с англ, Под ред. Б.С-.Петухова, В.К.Шилова.- М.: Энергоатомиздат, 1987. 560с.

215. Гортышов Ю.Ф., Надыров И.Н., Ашихмин С.Р. Теплообмен при течении однофазного и вскипающего охладителя в канале с пористой вставкой ,// ИФЖ. 1991. Т.60. №2. с.252-258.

216. Прасолов Р.С. О влиянии шероховатости на теплообмен при свободной конвекции в воздухе // Инженерно-физический журнал. 1961. №4. с.3-7.

217. Неуа, N., Takeuchi, М., and Fujii, Т. Influence of surface roughness on free convection heat transfer from a horizontal cylinder. Chem.Engng. J., 1982. №23. pp. 185-192.

218. Jofre, R.J., and Barron, R.F. Free convection heat transfer to a rough plate. ASME Paper №67-WA/HT-38. 1967.

219. Eckert, E.R.G., and Jackson, T.W. Analysis of turbulent free convection boundary layer on a flat plate. NACA Report 1015. 1951.

220. Bergles, A.E., and Junkhan, G.H. Energy conservation via heat transfer management. Quartely progress report №C00-4649-5. 1 January-31 March. 1979.

221. Ramakrishna, K., Seetharamu, K.N., and Sarma, P.K. Turbulent heat transfer from a rough surface. J. Heat Transfer. 1978. №100, pp.727-729.

222. Bhavnani S.H., and Bergles A.E. Effect of surface geometry and orientation on laminar natural convection heat transfer from a vertical flat plate with transverse roughness elements. Int.J. Heat Mass Transfer. 1990. Vol.13, №5, pp.965-981.

223. Bhavnani S.H., and Bergles A.E. An experimental study of laminar natural convection heat transfer from wavy surfaces. ASME Proc. 1988 National Heat Transfer Conf., New York (edited by H.RJacobs), ASME-HTD/96. 1988. Vol.2, pp. 173-180.

224. Се C.K., Колдви P.В. Естественная конвекция воздуха от нагретой пластины с направленным навстречу потоку уступом // Теплопередача, 1977, №3, 102-108.

225. Яо Л.С. Свободная конвекция вдоль волнистой поверхности // Теплопередача, 1983, т. 105, №3, с.43-46.

226. Бар-Коэн А., Розенау В.М. Термически оптимальный промежуток между вертикальными пластинами, охлаждаемыми свободной конвекцией // Теплопередача. 1984. т. 106. №1. с. 114-122.

227. Kwak С.Е. and Song Т.Н. experimental and numerical study on natural convection from vertical plates with horizontal rectangular grooves. Int. J. Heat and Mass Transfer. 1998. Vol.41. № 16. pp.2517-2528.

228. Shakerin, S., Bohn, M.S., and Loehrke, R/I. Natural convection in an enclosure with discrete rougfness elements on a vertical heated wall. Int.J. Heat Mass transfer, 1988. №31, pp. 1423-1430.

229. Tsumbouchi Т., Masuda H. Natural convection heat transfer from horizontal finned circular cylinder. Reports Res. Inst. Sci. Tohoku Univ. Rep. 1., 1968/69, v.B.20. pp.57-82, rep.2; 1971, v.B.23, pp.21-39; rep.3, 1973, V.B25, p. 143-173.

230. Fujii, Т., Fujii, M„, and Takeuchi, M. influence of various surface roughness on the natural convection. Int.J. Heat Mass Transfer, 1973. №16. pp.629-640.

231. Gomelaiiri V. Influence of two-dimensional artificial roughness on convective heat transfer. Int. J. Heat and Mass Transfer, 1964, №7 pp.653-663.

232. McAdams, W.H. Heat transmission. 3rd Edn. McGraw-Hill, New York.1954.

233. Tanda G. Natural convection heat transfer in vertical channels with and without transverse square ribs. Int. J. Heat and Mass Transfer. 1997. Vol 40. №9. pp.2173-2185.

234. Hung Y.H. and Shiau W.M. Local steady-state natural convection heat transfer in vertical parallel plates with a two-dimensional rectangular rib. Int.J. Heat and Mass Transfer. 1983. Vol.31. №6. pp. 1279-1288.

235. Aung W,. Kessler T.J. and Beitin K.I. Free convection cooling of electronic systems. IEEE Transactions on Parts, Hybrids and Packaging. Vol.PHP-9, №2. 1973. pp.75-86.

236. Петерсон Г.Р., Ортега А. Свободноконвективный теплообмен при внешнем обтекании гел. М.: Энергоатомиздат, 1992.

237. Said S.A. and Krain R.J. An analytical and experimental investigation of natural convection heat transfer in vertical channels with a single obstruction. Int. J. Heat and Mass Transfer. 1990. Vol.23 .№6. pp.1121-1134.

238. Eckert, E.R.G., Harnett, J.P., and Irvine, T.F. F1 о w-v izualization studies of transition to turbulence in free convection flow. ASME Paper 60-W-250.1960.

239. Bohn, M.S., and Anderson, R. Heat transfer enhancement in natural convection enclosure flow. Solar Energy Research Institute report TR-252-2103. 1984.

240. Ивакин В.П., Кекалов А.Н. Влияние уступов на теплоотдачу при естественной конвекции в вертикальном слое // Некоторые задачи гидродинамики и теплообмена. Новосибирск, 1976. с.23-28.

241. Мартыненко О.Г., Соковишин Ю.А. Свободно-конвективный теплообмен: Справочник. Минск: Наука и техника, 1982. 400 с.

242. Дрейцер Г.А. Теплообмен при свободной конвекции. Учебное пособие. М.: Изд-во МАИ, 2002. 100 с.

243. Нагога Г.П. Эффективные способы охлаждения лопаток высокотемпературных газовых турбин. М.: Изд-во МАИ, 1996. - 100 с.

244. Беленький МЛ, Готовский М,А. Леках Б.М., Фокин Б.С., Долгушин К.С. Интенсификация теплообмена при использовании поверхностей, формованных сферическими лунками // Тепломассообмен ММФ-92. Т.1. 4.1. Минск: ИТМО им.А.В.Лыкова АНБ. 1992. с.90-93.

245. Амирханов Р.Д. Теплообмен и гидродинамика в щелевых каналах с поверхностными интенсификаторами. Автореферат дисс. на соиск. учен, степ. канд. техн. наук. Казань: КГТУ им .А. Н .Туполева. 1996. 16с.

246. Гортышов Ю.Ф., Попов И.А. Научные основы расчета и создания высокоэффективных компактных теплообменных аппаратов с рациональными интенсификаторами теплоотдачи // Теплоэнергетика, №4, 2006. С.2-14.

247. Щелчков A.B. Тепл оги дрвл и чес кая эффективность интенсификации теплоотдачи в каналах со сфероидальными выемками. Автореферат дисс. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. Казань: КГТУ им.А.Н.Туполева. 2004. 16с.

248. Афанасьев В.Н., Леонтьев А.И., Чудновский Я.П. Теплообмен и трение на поверхностях, профилированных сферическими углублениями // Препринт МГТУ им.Н.Э.Баумана №1-90. М.: Изд-во МГТУ. 1990. 118с.

249. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Наука, 1974.

250. Гачечиладзе И.А., Кикнадзе Г.И., Краснов Ю.К. и др Теплообмен при самоорганизации смерч еобразных структур // Тепломассообмен-ММФ. Материалы Минского международного форума по тепломассообмену. Проблемные доклады. Секция 1-2. Минск: АН БССР, 1988. С.83.

251. Езерский А. Б., Шехов В, Г. Визуализация потока тепла при обтекании уединенных сферических углублений // Механика жидкости и газа. № 6. 1989. с. 161-164.

252. Афанасьев В.Н., Чудновский Я.П. Экспериментальное исследование структуры течения в одиночной впадине // Вестник МГТУ. Сер. Машиностроение. 1993. №1. С.85-95.

253. Мшвидобадзе Ю.М. Аэродинамика и теплообмен в сферической каверне. Автореферат дисс. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. Новосибирск: Инст-т теплофизики им.С.С.Кутателадзе СО РАН. 1997. 17с.

254. Кикнадзе Г.И., Краснов Ю.К., Чушкин Ю.В., Самойлов А.Г., Ануров Ю.М., Кузнецов Н.Д., Нагога Т.П. Интенсификация массо- и теплообмена (обзор полученных результатов). Москва: ЦНИИатоминформ. 1987.57с.

255. Исаев С. А., Леонтьев .И., Метов Х.Т., Харченко В. Б. Моделирование влияния вязкости на смерчевой теплообмен при турбулентном обтекании неглубокой лунки на плоскости // ИФЖ. 2002. т.75. №4. С.98-104.

256. Presser K.H. Empirische gleichungen zur berechung der Stoff- und warmeubertragung fur den Spezialfall der abgerissenen Strömung // intern. J. of Heat and Mass Transfer. 1972. V. 15. P. 2447.

257. Ligrani P.M., Harrison J.L., Mahmood G.I., Hill M.L. Flow structure due to dimple depression on a channel surface. Physics of Fluids. 2001. Vol.13. №11. pp.3442-3451.

258. Снидекер, Дональдсон. Исследование течения с двумя устойчивыми состояниями // Ракетная техника и космонавтика. 1966. №4. С.227-228.

259. Терехов В.И., Калинина C.B., Мшвидобадзе Ю.М. Конвективный теплообмен на поверхности в области за каверной сферической формы // Теплофизика и аэромеханика. 1994.Т. 1 ,№ 1. С. 13-18.

260. Терехов В.И, Калинина C.B., Мшвидобадзе Ю.М. Теплоотдача от каверны сферической формы, расположенной на стенке прямоугольного канала // Теплофизика высоких температур. 1994. т.32. №2. с.249-254.

261. Терехов В.И, Калинина C.B., Мшвидобадзе Ю.М. Поле давлений и сопротивление одиночной лунки с острыми и скругленными кромками // ПМТФ. 1993. №3. С.40.

262. Терехов В.И., Калинина C.B., Мшвидобадзе Ю.М. Экспериментальное исследование развития течения в канале с полусферической каверной // Сибирский физико-технический журнал. 1992. Вып.1. С.77-85.

263. Волчков Э.П., Калинина C.B., Матрохин И.П. и др. Некоторые результаты экспериментального исследования аэродинамики и теплообмена на поверхности с полусферическими кавернами // Сиб. физ.-техн. жури. 1992. Вып.5. С.3-9.

264. Щукин A.B., Ильинков A.B., Агачев P.C., Козлов А.П., Масленников A.B. Гидродинамика в полусферической выемке при малых скоростях потока // Внутрикамерные процессы в энергетических установках. Казань: КГТУ им.А.Н.Туполева. 2001. с.88-89.

265. Громов П.Р., Зобнин A.B., Рабинович М.И., Сущик М.М. Рождение уединенных вихрей при обтекании мелких сферических углублений // Письма в ЖТФ, т. 12. вып.21, 1986. сЛ 323-1328.

266. Леонтьев А.И., Олимпиев В.В., Дилевская Е.В., Исаев С.А. Существо механизма интенсификации теплообмена на поверхности со сферическими выемками // Изв. РАН. Энергетика, 2002. №2. С,117-135.

267. Кикнадзе Г.И., Гачечиладзе H.A., Алексеев В.В. Самоорганизация смерчеобразных струй в потоках вязких сплошных сред и интенсификациятепломассообмена, сопровождающая это явление. М.: Издательство МЭИ, 2005. 84с.

268. Кикнадзе Г.И., Краснов Ю.К., Подымака Н.Ф., Хабенский В.Б. Самоорганизация вихревых структур при обтекании водой полусферической лунки // Докл. Академии наук СССР. 1986. Т.291. №6. с.1315.

269. Щукин A.B., Козлов А.П., Агачев P.C., Чудновский Я.П. Интенсификация теплообмена сферическими выемками при воздействии возмущающих факторов / Под ред. акад. В.Е. Алемасова. Казань: Изд-во Казан, гос. техн. ун-та,2003. 143 с.

270. Wieghardt К. Erhoeimg des Turbulenten ReibungsWiderstandes durch Oberilaechenstoerungen // Forschungsheflefuer Schiffstechnik. 1953, N1. S.65.

271. Khalatov A.A., Byerley A., Seong-Ki Min, Ochoa D. Flow characteristics within and downstream of spherical and cylindrical dimple on a flat plate at low Reynolds numbers. ASME Paper № GT2004-53656, 2004.

272. Мусиенко В.П. Экспериментальное исследование обтекания локализованных углублений // Бионика. 1993. Вып.26. с.31-34.

273. Бабенко В.В., Мусиенко В.П., Коробов В.И., Пядишюс А. Выбор геометрических параметров лунки, генерирующей возмущения в пограничный слой // Бионика, 1998. Вып.27-28. с.42-47.

274. Турик В.Н., Бабенко В.В., Воскобойник В.А., Воскобойник A.B. Вихревое движение в полусферической лунке на поверхности обтекаемой пластины // Вестник Нац. техн. ун-та Украины КПИ. Вып.48. 2006. с.79-85.

275. Кикнадзе Г.И., Олейников В.Г. Самоорганизация смерчеобразных вихревых структур в потоках газов и жидкостей и интенсификация тепло-и массообмена Препринт №227, / Ин-т теплофизики СО АН СССР. Новосибирск 1990. 45с.

276. Халатов A.A. Теплообмен и гидродинамика около поверхностных углублений (лунок). Киев: ИТФ HAH Украины. Киев, 2005. 59с.1. К главе 4:

277. Белов C.B. Пористые металлы в м аш и н острое н и и. М.: Машиностроение, 1981. 247с.

278. Харитонов В.В. Теплофизика лазерных зеркал. М.: МИФИ, 1992.

279. Поляев В М., Майоров В.А., Васильев JI.JI. Гидродинамика и теплообмен в пористых элементов конструкций летательных аппаратов. М.: Машиностроение. 1988. 168с.

280. Галицейский Б.М., Иноземцев H.H., Пустогаров A.B. Теплозащита энергетических установок летательных аппаратов. М.: Воениздат, 1983. 351с.

281. Коллинз Р. Течение жидкостей через пористые материалы. М.: Мир, 1964. 350с.

282. Гортышов Ю.Ф., Муравьев Г.Б., Надыров И.Н. Экспериментальное исследование течения и теплообмена в высокопористых структурах. // ИФЖ. 1987. Т.5. №3. С.357-361.

283. Гортышов Ю.Ф., Попов И.А., Гулицкий К.Э. Экспериментальное исследование гидравлического сопротивления и теплообмена в канале супорядоченными пористыми материалами // Известия вузов: Авиационная техника, №4, 1997

284. Гортышов Ю.Ф., Попов И.А., Гулицкий К.Э. Амирханов Р.Д. Теплообмен и гидродинамика в каналах с различными интенсификагорами // Труды 11 -ой Международной конференции по теплообмену, Т.6, Куонджу, Корея, Изд-во Пергамон Пресс, 1998

285. Гортышов Ю.Ф., Попов И.А., Гулицкий К.Э. Гидродинамика и теплообмен в каналах с пористыми интенсификаторами // Труды 2-го Международного симпозиума по энергетике, окружающей среде и экономике ЭЭЭ-2, Т.1. Казань, Изд-во КФМЭИ, 1998

286. Гортышов Ю.Ф., Попов И.А., Гулицкий К.Э. Гидродинамика и теплообмен в каналах с упорядоченным пористым материалом // Дисперсные потоки и пористые среды: Труды Второй российской национальной конференции по теплообмену. Т.7. Москва: Изд-во МЭИ, 1998

287. Аэров М.Э., Тодес О.М., Наринский ДА. Аппараты с стационарным зернистым слоев. М.: Химия, 1979.

288. Нагога Г. П., А ну ров Ю.М., Белоусов А.И. Теплообмен и сопротивление в каналах с пористым наполнителем // ИФЖ, 1986. Т.51. №2. С. 187-194.

289. Зейгарник Ю.А., Иванов Ф.П., Икрянников Н.П., Ковалев С.А„ Силина H.H. Теплообмен в лазерных зеркалах. В книге: Теплообмен в современной технике: Сборник работ отдела теплообмен ИВТ РАН. М.: Изд-во ИВТ РАН, 1998. 326с.

290. Гортышов Ю.Ф., Надыров И.Н., Ашихмин С.Р. Теплообмен при течении однофазного и вскипающего охладителя в канале с пористой вставкой // ИФЖ. 1991. Т.60. №2. с.252-258.

291. Мегерлин, Мэрфи, Берглес. Интенсификация теплообмена в трубах с помощью сеточных и щеточных вставок // Теплопередача. Сер.С. 1974. Т.96. №2. С.30-38.

292. Крымасов В.Н. Теплоотдача, сопротивление и температурные поля при фильтрации газа в пористых телах // Труды ЦАГИ 1972. Вып.1408.

293. Поляев В.М., Морозова Л.Л., Харыбин Э.В., Аврамов Н.М. Интенсификация теплообмена в кольцевом канале // Изв. вузов: Машиностроение, 1976. №2. С.86-90.

294. Зейгарник Ю.А., Иванов Ф.П., Икрянников H.H. Опытные данные по теплоотдаче и гидравлическому сопротивлению в неупорядоченных структурах // Теплоэнергетика. 1991. №2. с.33-38.

295. Справочник по теплообменникам / Под ред. Б.С.Петухова и В.К.Шикова. В 2-х т. Т.1. М.: Энергоатомиздат. 1987. 560с.

296. Аполлонов В.В., Быетров П.И., Гончаров В.Ф. и др. Перспективы использования пористых структур для охлаждения элементов силовой оптики.//Квантовая электроника, 1979, Т.6, №12. С.2533-2545.

297. Харитонов В,В., Плаксеев А.А. Предельные тепловые нагрузки в лазерных зеркалах с охлаждаемой пористой подложкой // ТВТ, 1982. Т.20. №4. С.712-717.

298. Научные основы технологии XXI века. Под общ. Ред. Леонтьева А.И., Пимогина И.Н., Полежаева Ю.В., Поляева В.М.- М.; УНПУ Энергомаш; 2000. 136с.

299. Пелевин Ф.В. Пористый теплообменный тракт с межканальной транспирацией теплоносителя /У Передовые термические технологии и материалы. Труды междунар. симпозиума- 22-26 сентября 1997 г., пос. Кацивели, Крым. М. МГТУ, 1999. 4.2. с.62-65.

300. Пелевин Ф.В. Теплообмен и гидродинамика в пористых трактах с межканальной транспирацией теплоносителя Дис. . д-ра техн. наук: 05.07.05 М., 1999

301. Попов И.А., Аль-Мехериг А.М. Исследование течения и теплообмена в каналах с пористыми вставками различной конфигурации // XXVI Сибирский теплофизический семинар. Тезисы докладов. Новосибирск: Изд-во Инст-та теплофизики СО РАН, 2002. С. 187-188.

302. Vafai, К, Thiyagaraja, R. Analysis of flovv and heat transfer t the interface région of a porous médium. Int. J. Heat Mass Transfer. 1987, V.30, N7, pp 1391-1405.

303. Alazmi В., Vafai К. Analysis of fluid flow and heat transfer interfacial conditions between a porous medium and a fluid layer. Int.J. Heat and Mass Transfer. Vol.44. 2001. pp. 1735-1749.

304. Silva R.A., de Lemos M.J.S. Turbulent flow in a channel occupied by a porous layer considering the stress jump at the interface. Int.J. Heat and Mass Transfer. Vol.46. 2003. pp.5113-5121.

305. Silva R.A., de Lemos M.J.S. Numerical analysis of the stress jump interface condition for laminar flow over a porous layer. J. Numerical Heat Transfer. Part A. Vol.43. 2003. pp.603-617.

306. Tien C.-L., Vafai K. Convective and radiative heat transfer in porous media. J. Advances in applied mechanics. Vol.27. 1990. pp.225-281.

307. Vafai K. , Kim S.-J. Analysis of surface enhancement by a porous substrate. J. Heat Transfer. Vol.112. 1990. pp.700-706.

308. Ould-Amer Y., Chikh S., Bouhadef K., Lauriat G. Forced convection cooling enhancement by use of porous materials. Int.J. Heat and Fluid Flow. Vol.19. 1998. pp.251-258.

309. Использование сеток для управления структурой турбулентного потока в аэродинамических трубах / Г И Дербунович, А. С. Земская, Е У Репик. Ю. П Соседко // Ученые записки ЦАГИ. 1982 Т. 13. №1

310. Монин А.С. Яглом А М. Статистическая гидромеханика. 4.2. М.: Наука, 1967.

311. Галюн И И. Иванов Ю. А. Интенсивность турбулентности в ядре затопленной струи и за решетками / /ИФЖ, 1969. Т. 16. №5.

312. Иванов Ю А Интенсивность турбулентности и характеристики турбулентного переноса за решетками в трубах / /МЖГ. 1973. №1.

313. Иванов Ю.А Диффузия примеси в потоке за турбу.лизирующими решетками / /ИФЖ, 1970 Т 19. № 5.

314. Величко В.И., Абросимов Ю. Г. Исследование затухания уровня турбулентности потока по длине канала // Труды МЭИ. 1974. Вып. 3.

315. Исследование продольной составляющей скорости за решетками в плоском канале / А.С.Сукомел. В И.Величко. Ю.Г.Абросимов. Д Ф Гуцев // Труды МЭИ. 1973. Вып.235.

316. Симонич Д., Брэдшоу П. Влияние турбулентности внешнего потока на теплообмен в турбулентном пограничном слое // Теплопередача. 1978. Т 100. №4.

317. Блэр М.Ф. Влияние турбулентности внешнего потока иа теплопередачу и профиль средней скорости в турбулентном пограничном слое. Ч. 1 и 2 // Теплопередача. 1984 № 1.

318. Гудилин И.В., Ким А.Ю., Шумилкин В.Г. и др. Влияние турбулентности внешнего потока на пограничный слой.Экспериментальноеисследование вырождения турбулентности за диафрагмами и решетками. Труды МГТУ им.Н.Э.Баумана. Вып.2509. М.: МГТУ. 1994. 50 с.

319. Сукомел A.C. Величко В И. Абросимов Ю.Г. Теплообмен и трение при турбулентном течении газа в коротких каналах. М.: Энергия, 1979. 216с.

320. Кутателадзе С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление: Справочное пособие. М.: Энергоатомиздат, 1990. 367с.

321. Основы теплопередачи в авиационной и ракетно-космической технике / В.С.Авдуевский, Б.М.Галицейский, Г.А.Глебов и др.; под общ. ред. В.С.Авдуевского и В.К.Кошкина. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1992. 528с.

322. Калинин Э.К., Дрейцер Г.А., Копп И.З., Мякочин A.C. Эффективные поверхности теплообмена. М.: Энергоатомиздат, 1998. 408с.

323. Патент РФ №2127408. Теплообменная труба / Гортышов Ю.Ф., Гулицкий К.Э., Попов И.А./ Опубл. 10.03.99. Бюл.№7.

324. Thompson В.Е. Evaluation of advanced heat recovery system. Materials of Science and Technology Division, www.ms.ornl.gov.

325. Гортышов Ю.Ф., Олимпиев B.B., Попов И.А. Эффективность промышленно перспективных интенсификаторов теплоотдачи (Обзор. Анализ. Рекомендации) // Известия РАН: Энергетика. 2002. №3.

326. Леонтьев А.И., Гортышов Ю.Ф., Олимпиев В.В., Попов И.А. Эффективные интенсификаторы теплоотдачи для ламинарных (турбулентных) потоков в каналах энергоустановок // Известия РАН: Энергетика. 2005, №1.

327. Гортышов Ю.Ф., Олимпиев В.В., Байгалиев Б.Е. Теплогидравлический расчет и проектирование оборудования с интенсифицированным теплообменом. Казань: КГТУ им. А.Н. Туполева, 2004. 432 с.1. К главе 5:

328. Гортышов Ю.Ф., Попов И.А., Олимпиев В.В., Костылев Б.Б. Теплообмен в вертикальных открытых каналах при наличии интенсификаторов в условиях свободно-конвективного течения газа // Труды IV Минского международного форума по тепломассообмену ММФ-2000. Т. 1.

329. Конвективный тепломассообмен. Минск: Изд-во АНК ИТМО им.А.В.Лыкова НАНБ, 2000. с.452-455.

330. Вирц Р.А. Экспериментальное исследование свободной конвекции между вертикальными пластинами с симметричным нагревом // Труды американского общества инженеров-механиков. Серия С. Теплопередача, №3, Т. 104. 1982. С.93-100.

331. Раманатхан С., Кумар Р. Корреляция для естественной конвекции между нагреваемыми вертикальными пластинами // Труды американского общества инженеров-механиков. Серия А. Современное машиностроение, №9, 1999. с, 1-12.

332. Hung Y.H. and Shiau W.M. Local steady-state natural convection heat transfer in vertical parallel plates with a two-dimensional rectangular rib. Int.J. Heat and Mass Transfer. 1983. Vol.31. №6. pp. 1279-1288.

333. Said S.A. and Krain R.J. An analytical and experimental investigation of natural convection heat transfer in vertical channels with a single obstruction. Int. J. Heat and Mass Transfer. 1990. Vol.23.№6. pp.1121-1134.

334. Се C.K., Колдви P.В. Естественная конвекция воздуха от нагретой пластины с направленным навстречу потоку уступом // Теплопередача, 1977, №3, 102-108.

335. Бодойя, Остер л. Развитие естественной конвекции между нагретыми вертикальными пластинами. // Теплопередача, №1, 1962. с.52.

336. Азеведо Л.Ф.А., Спэрроу И.М. Свободная конвекция в открытых по концам наклонных каналах // Труды американского общества инженеров-механиков. Серия С. Теплопередача, №4, Т. 107. 1985. С. 123-132.

337. Churchill, S.W., and Usagi, R., 1972, A General Expression for the Correlation of Rates of Heat Transfer and other Phenomena, Journal of American Institute of Chemical Engineers, Vol.18, pp.1121-1138.

338. Bar-Cohen A. and Rohsenow W.M. Thermally optimum spacing in vertical natural convection cooled parallel plates. ASME J. Heat Transfer. 1984. Vol.106, pp.116-123.

339. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел A.C. Теплопередача. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Энергия, 1975. 488 с.

340. Гебхард Б., Джалурия И, Махаджан Р., Саммакия Б. Свободноконвективные течения, тепло- и массообмен / под ред. О.Г.Мартыненко. В 2 кн., кн.2. М.: Мир, 1991. 678 с,

341. Справочник по теплообменникам: в 2 т. Т. 1. / Пер. с англ., под ред. Б.С.Петухова, В.К.Шикова. М.: Энергоатомиздат, 1987. 560 с.

342. Костылев Б.Б. Теплообмен и гидродинамика естественноконвективных внутренних течений при наличии интенсификаторов. Автореф. дисс. канд. техн. наук // КГТУ им. А.Н. Туполева. Казань, 2000.

343. Бурак B.C., Волков C.B., Мартыненко О.Г., Храмцов П.П., Ших И.А. Свободноконвективное течение на вертикальной пластине с постоянным тепловым потоком при наличии одного или нескольких уступов // Инженерно-физический журнал, 1994. Т.57, №3-4, с. 190-196.

344. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Наука. 1969. 742 с.

345. Голдстин и др. Отрыв ламинарного пограничного слоя, повторное присоединение и перестройка режима течения при обтекании уступа /7 Теоретические основы инженерных расчетов. 1970. №4. с.93-96.

346. Синха и др. ламинарное отрывное обтекание уступов и каверн. Часть 1 : Течение за уступом // Ракетная техника и космонавтика. 1981. №12. с. 42-47.

347. Хун, Се, Ши. Чмсленный расчет отрыва и присоединения потока при ламинарном обтекании установленного на плоской поверхности ребра // Современное машиностроение. А. 1991. №9. с. 43-51.

348. Бон и др. Теплоотдача за резким расширением при переходных числах Рейнольдса // Теплопередача. 1987. №1. с. 120-125.

349. Аунг. Экспериментальное исследование теплообмена при ламинарном обтекании уступов // Теплопередача. 1983. № 1. с. 75-79.

350. Олимпиев В.В. Расчетное и опытное моделирование теплоотдачи и гидросопротивления дискретно шероховатых каналов теплообменного оборудования. Автореф.дисс.докт.техн.наук / Казан.филиал МЭИ. Казань, 1995.

351. Гиневский A.C. и др. Аэроаккустические взаимодействия. М.: Машиностроение, 1978. 150 с.

352. Турбулентные сдвиговые течения 2. Ч. 4. Когерентные структуры // Под.ред. Л. Дж. С. Бредбери и др. М.: Машиностроение, 1983. 422 с.

353. Flack R.D. An experimental study of free convection over finned cylinder, int. J. Mechanical Engineering Education, 1980, v.8, 32, pp.89-92.

354. Олимпиев B.B. и др. Термоанемометрическое исследование структуры потока в канале с выступами /7 Изв.вузов. Авиационная техника. 1993. №1. с.92 96.

355. Kwak C.E. and Song Т.Н. experimental and numerical study on natural convection from vertical plates with horizontal rectangular grooves. Int. J. Heat and Mass Transfer. 1998. Vol.41. № 16. pp.2517-2528.

356. Щукин В.К. Теплообмен и гидродинмика внутренних потоков в полях массовых сил. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1980. 240 с.

357. Bergles А. Е. Augmentation of heat transfer. Single phase. // A-to-Z Guide to Thermodynamics, Heat & Mass Transfer and Fluid Engineering. Electronic Data Center EDC. Begell House Inc. 2006. http://iehmtu.edata-center.com1. К главе 6:

358. Калинин Э.К., Дрейцер Г.А., Копп И.З., Мякочин А.С. Эффективные поверхности теплообмена. М.: Энергоатомиздат. 1998. 407с.

359. Ельчинов В.П., Смородин А.И., Кирпиков В.А. Интенсификация конвективного теплообмена в трубах при движении капельной жидкости повышенной вязкости // Теп л оэнергети ка. 1990. №6. С.34-37.

360. Олимпиев В.В. Расчётное и опытное моделирование теплоотдачи и ги дросо проти в л е н ия дискретно шероховатых каналов теплообменного оборудования.Дисс. . д-ра. техн. наук. Казань: Казан.филиал МЭИ, 1995. 475с.

361. Гортышов Ю.Ф., Олимпиев В.В. Теплообменные аппарата с интенсифицированным теплообменом. Казань: КГТУ им. А.Н.Туполева, 1999. 175с.

362. Лау, Макмиллин, Хан. Характеристики теплообмена при турбулентном течении в канале квадратного сечения со скошенными дискретными рёбрами // Современное машиностроение, А. 1991. №10. С. 99107.

363. Олимпиев в.в. Влияние интенсификации теплообмена на эффективность теплообменников при их модернизации /7 Изв.вузов. Авиационная техника. 2000. №4. С.61-62.

364. Мигай В.К. Повышение эффективности современных теплообменников. Л.: Энергия, 1980, 143с.

365. Хан. Теплообмен и трение в каналах с двумя оребрёнными противоположными стенками // Теплопередача. 1984. №4. С.82-91.

366. Хан, Чандра, Лау. Исследование распределений локального тепло- имассообмена при повороте на ^ 80° в двухходовом гладком канале и в канале с ребристыми турбулизаторами на стенках // Теплопередача. 1988. №4. С,115-119.

367. Хан. Характеристики теплообмена и трения в прямоугольных каналах с турбулизирующими рёбрами // Современное машиностроение, А. 1989. №2. С.94-98.

368. Хан, Парк, Лей. Интенсификация теплообмена в канале с турбулизаторами // Энергетические машины и установки. 1985. №3. С.38-46.

369. Чандра, Хан, Лау. Влияние угла установки рёбер на распределение локальных коэффициентов тепло- и массоотдачи в двухходовом канале с ребристой шероховатостью // Современное машиностроение, А. 1989. №4. С.117-121.

370. Gee D.L., Webb R.L. Forced Convection Heat Transfer in Helically Rib-Roughened Tubes // Int. J. Heat Mass Transfer. 1980. vol.23, p.l 127-1136.

371. Sethumadhavan R., Raja Rao M. Turbulent Flow Heat Transfer and Fluid Friction in Helical-Wire-Coil-Inserted Tubes // Int. J. Heat Mass Transfer. 1983. vol.26, p. 1833-1844.

372. Боголюбов Ю.Н., Лифшиц M.H., Григорьев Г.В. Результаты исследования и промышленного внедрения винтообразно профилированных труб // Теплоэнергетика. 1981. №7. С.48-50.

373. Савельев П.А. Исследование гидравлического сопротивления спирально профилированных труб при больших числах Рейнольдса // Изв.вузов. Энергетика. 1981. №5. С.43-46.

374. Нагога Г. П. Эффективные способы охлаждения лопаток высокотемпературных газовых турбин. М.: МАИ. 1996. 100с.

375. Berkoune A. and Al-Shemmeri Т.Т. Pressure drop and friction correlations of compact heat exchangers dimped flat tubes. 1993 ISHMT International conference on New Developments in Heat Exchangers. Lisbon, Portugal. 1993.

376. Кириллов ПЛ., Юрьев Ю.С., Бобков В.П. Справочник по теплогидравлическим расчётам. М.: Энергоатом издат. 1984. 296с.

377. Тейлор и др. Измерение и расчёт влияния неоднородной шероховатости поверхности на коэффициент трения при турбулентном течении // Современное машиностроение, А. 1989, №7. С. 100-105.

378. Анисин А.К. Теплоотдача и сопротивление трубчатой поверхности с двухсторонними сфероидальными элементами шероховатости // Изв.вузов. Энергетика. 1983. №3. С.71-74.

379. Шрадер И. Л. и др. Интенсифицированные ТВП // Теплоэнергетика. 1999. №9. С.54-56.

380. Беленький М.Я. и др. Экспериментальное исследование тепловых и гидравлических характеристик теплообменных поверхностей, формованных сферическими лунками II Теплофизика высоких температур. 1991. Т.29. №6. С.1142-1147.

381. Олимпиев В. В. Поверхности теплообмена с интенсифицированной теплоотдачей и пониженным сопротивлением // Изв. вузов. Авиационная техника. 2000. №3. С.35-38.

382. Коулман, Ходж, Тейлор. Новая обработка эксперимента Шлихтинга по исследованию шероховатости поверхности // Теоретические основы инженерных расчётов. 1984. №1. С.95-100.

383. Хосни, Коулман, Тейлор. Измерения и расчёт теплоотдачи в потоке с частичным проявлением шероховатости // Современное машиностроение, А. 1991. №10. С. 107-116.

384. Дрейцер Г.А. Современные проблемы интенсификации теплообмена в каналах // Инж.-физ. журн., 2001. Т.74, №4. С.33-40.

385. Дрейцер Г.А. Проблемы создания компактных трубчатых теплообменных аппаратов // Теплоэнергетика, 1995. №3. С. 11-19.

386. Справочник по теплообменникам. Т. 1. Под ред. Б.С.Петухова и др. М.: Энергоатомиздат, 1987. 560 с.

387. Поляков А.Ф. Конвективный теплообмен в каналах // Тепломассообмен VII. ИТМО, Минск, 1985. 4.1. С.37-41.

388. Бурков В.В. Алюминиевые теплообменники сельскохозяйственных и транспортных машин. Л.: Машиностроение, 1985. 250 с.

389. Мигай В.К. Моделирование теплообменного энергетического оборудования. Л.: Энергоатомиздат, 1987. 264 с.

390. Леонтьев А.И., Олимгшев В.В., Дилевская Е.В., Исаев С.А. Существо механизма интенсификации теплообмена на поверхности со сферическими выемками // Изв. РАН. Энергетика, 2002. №2. С. 117-135.

391. Гортышов Ю.Ф., Олимпиев В.В., Попов И.А. Эффективность промышленно перспективных интенсификаторов теплоотдачи // Изв. РАН. Энергетика, 2002. №3. С. 102-118.

392. Олимпиев В.В. Модель течения для расчета теплоотдачи исопротивления каналов с выступами при Re <104 // Изв. вузов. Авиационная техника, 2001. №2. С.48-52.

393. Олимпиев В.В. Мод и ф и цированная аналогия Рейнольдса для отрывных течений, присоединившихся к стенке // Изв. вузов. Авиационная техника, 2002. №3. С.67-69.

394. Назмеев Ю.Г., Конахин A.M., Кумиров Б.А., Олимпиев В.В., Шинкевич О.П. Теплообмен и гидравлическое сопротивление при ламинарном течении вязкой жидкости в трубах с искусственной шероховатостью // Теплоэнергетика, 1993. №4. С.66-69.

395. Назмеев Ю.Г., Конахина И.А. Интенсификация теплообмена при течении вязкой жидкости в трубах с винтовой накаткой // Теплоэнергетика, 1993. №11. С.59-62.

396. Уттарвар, Раджа Pao. Интенсификация теплообмена при ламинарном течении в трубах с помощью проволочных спиральных вставок // Теплопередача, 1985. Т. 107, №4. С. 160-165.

397. Ельчинов В.П., Смородина А.И., Кирпиков В.А. Интенсификация конвективного теплообмена в трубах при движении капельной жидкости повышенной вязкости // Теплоэнергетика, 1990. №6. С.34-37.

398. Петровский Ю.В., Фастовский В.Г. Исследование теплоотдачи и сопротивления при течении масла в модели статорной стали турбогенератора // Вестник электропромышленности, 1961. №6. С. 16-22.

399. Зозуля Н.В., Шкуратов И.Я. Влияние спиральных вставок на теплоотдачу при движении вязкой жидкости внутри трубы // Теплофизика и теплотехника. Киев: Наукова думка, 1964. С.65-66.

400. Закиров СТ., Каримов К.Ф., Саттаров Т.Х. Применение двухмерной шероховатости для увеличения теплоотдачи вязкой среды // Труды II Российской национальной конференции по теплообмену. Т.6. Интенсификация теплообмена. М.: МЭИ. С. 114-116.

401. Баев С.Ф. Судовые компактные теплообменные аппараты. Л: Судостроение, 1965. 202 с.

402. Олимпиев В.В. Теплогидравлическое качество дискретно шероховатой трубы // Изв. вузов. Авиационная техника, 1993. №3. С.72-77.

403. Олимпиев В.В. Резонансное возмущение потока в каналах с дискретными выступами // Изв. вузов. Авиационная техника, 1994. №1. С. 79-82.

404. Олимпиев В.В. Исследование проблемы автоколебател ьн ых возмущений потока в каналах теплообменников с интенсификацией теплообмена // Изв. вузов. Авиационная техника, 1998. №4. С.45-49.

405. Олимпиев В.В. Релаксация внутреннего пограничного слоя за низким препятствием в канале // Теплоэнергетика, 1995. №5. С.55-58.

406. Олимпиев В.В. Ламинарно-турбулентный переход в каналах теплообменников с выступами интенсификаторами теплообмена // Теплоэнергетика, 2001. №7. С.52-56.

407. Москвина Г.В. и др. Проблемы и перспективы исследования теплового режима лопаток вы со котем п ерату рных газовых турбин // Теплофизика высоких температур, 2003. №5. С.800-816.

408. Леонтьев А.И., Гортышов Ю.Ф., Олимпиев В.В., Попов И.А. Эффективные интенсификаторы теплоотдачи для ламинарных (турбулентных) потоков в каналах энергоустановок // Известия РАН: Энергетика. 2005, №1. C.75-9Î

409. Гортышов Ю.Ф., Попов И.А. Научные основы расчета и создания высокоэффективных компактных теплообменных аппаратов с рациональными интенсификаторами теплоотдачи // Теплоэнергетика, №4, 2006. С.2-14.