Теплоотдача и гидравлическое сопротивление каналов с непрерывной по длине закруткой при одно- и двухфазных течениях

Ильин, Георгий Константинович

Теплоотдача и гидравлическое сопротивление каналов с непрерывной по длине закруткой при одно- и двухфазных течениях тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

Ильин, Георгий Константинович АВТОР

кандидата технических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Казань МЕСТО ЗАЩИТЫ

2009 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.14 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Теплоотдача и гидравлическое сопротивление каналов с непрерывной по длине закруткой при одно- и двухфазных течениях»

Автореферат диссертации на тему "Теплоотдача и гидравлическое сопротивление каналов с непрерывной по длине закруткой при одно- и двухфазных течениях"

На правах рукописи

□03473624

ИЛЬИН Георгин Константинович

ТЕПЛООТДАЧА И ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ КАНАЛОВ С НЕПРЕРЫВНОЙ ПО ДЛИНЕ ЗАКРУТКОЙ ПРИ ОДНО- И ДВУХФАЗНЫХ ТЕЧЕНИЯХ

01.04.14 - Теплофизика и теоретическая теплотехника 01.02.05 - Механика жидкости, газа и плазмы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Казань 2009

1 8 М'!

003473624

Работа выполнена на кафедре теоретических основ теплотехники Казанского государственного технического университета им. А.Н.Туполева (КАИ)

11аучные руководители: доктор технический наук, профессор

Тарасевич Станислав Эдуардович

доктор технических наук, Болтенко Эдуард Алексеевич

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Щукин Андрей Викторович

кандидат технических наук, доцент Дедов Алексей Викторович

Ведущая организация Исследовательский центр проблем

энергетики КазНЦ РАН

Защита диссертации состоится «01» июля 2009 года в 10.00 на заседании диссертационного совета Д.212.079.02 в Казанском государственном техническом университете им. А.Н.Туполева (КАИ) по адресу: 420111, г.Казань, ул.К.Маркса, 10 (зал заседаний Ученого совета).

С диссертационной работой можно ознакомиться в библиотеке Казанского государственного технического университета им.А.Н.Туполева (КАИ).

Электронный вариант автореферата размещен на сайте Казанского государственного технического универститета (wvvw.kai.ru).

Автореферат разослан «29» мая 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, к.г.н., доцент

А.Г.Каримова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

В настоящее время одним из самых дорогих энергетических ресурсов является тепловая энергия. Ее высокая стоимость вызвана как проблемами ее производства, так и проблемами ее эффективной передачи и использования. Тепловая энергия от момента производства до пользователя несколько раз проходит преобразование в различных теплообменных устройствах, тепловая эффективность которых часто не превышает 40-70%.

Проблемы увеличения теплогидравлической эффективности, снижения весогабаритных характеристик и повышения надежности теплообменного оборудования могут успешно решаться при помощи использования различных интенсификаторов теплоотдачи. Одним из наиболее эффективных способов интенсификации теплоотдачи при одно- и двухфазных течениях является закрутка потока, которая может быть относительно просто организована специальными вставками в трубчатые и кольцевые каналы.

Имеющаяся информация по вопросам гидродинамики и теплообмена в каналах с закруткой получена в основном экспериментальным путем, подходы к обобщению экспериментальных данных разноречивы и также нуждаются в дополнительном анализе. Данные по влиянию входных условий на теплоотдачу и гидравлическое сопротивление каналов с закруткой незначительны. Поэтому задача экспериментального исследования гидродинамики и теплообмена в таких каналах является актуальной и имеет практический интерес.

Цель работы: на основе экспериментального исследования получение зависимостей и выработка рекомендаций для расчета теплогидравлических характеристик в каналах с непрерывной по длине закруткой при одно- и двухфазных течениях.

Конкретными задачами работы являлись:

- создание автоматизированного экспериментального стенда для исследования теплообмена и гидродинамики одно- и двухфазных течений в каналах различной формы;

- на основе экспериментального исследования определение влияния входных и выходных условий на теплоотдачу и гидравлическое сопротивление труб со вставленной скрученной лентой;

- на основе экспериментального исследования получение зависимостей для расчета теплоотдачи и гидравлического сопротивления кольцевых каналов с закруткой при однофазном течении;

- на основе экспериментального исследования выявление особенностей кипения в кольцевых каналах с относительно узким зазором и закруткой потока при низких (Р=0.1...0.5 МПа) и высоких (Р«10 МПа) давлениях, выработка рекомендаций для расчета температуры начала поверхностного кипения.

* В руководстве работой принимал участие канд. техн. наук Л.Б.Яковлев

Научная новизна:

1. Получены зависимости для расчета теплоотдачи на начальном участке капала со вставленной скрученной лентой при осевом и радиальном входе.

2. Получены обобщающие зависимости для расчета теплоотдачи при ламинарном и турбулентном режимах течения на вогнутой и выпуклой поверхностях кольцевых каналов с закруткой в широком диапазоне режимных и конструктивных параметров.

3. Даны рекомендации для расчета гидравлического сопротивления кольцевых каналов с непрерывной закруткой.

4. Получена зависимость для определения температуры начала кипения на вогнутой поверхности кольцевых каналов с закруткой в широком диапазоне давлений, даны рекомендации для расчета температуры начала кипения на выпуклой и вогнутой поверхностях кольцевых каналов с закруткой.

5. Описаны особенности развитого кипения на выпуклой и вогнутой поверхностях кольцевых каналов с закруткой.

Достоверность н 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, соответствием полученных результатов физическим представлениям о процессах переноса в данном классе технических способов повышения тепловой эффективности теплообменного оборудования.

Практическая ценность. Практическое использование результатов работы позволяет:

- расширить фундаментальные знания о процессах теплообмена и гидродинамики в полях массовых сил;

- проводить тепловые и гидродинамические расчеты теплообменного оборудования с использованием преимуществ непрерывной закрутки потока;

- осуществлять сравнительный анализ различных теплообменных аппаратов и испарителей с непрерывной закруткой потока.

Материалы работы могут быть использованы в учебном процессе и на предприятиях, занимающихся проектированием и созданием теплообменных аппаратов.

Созданный экспериментальный стенд используется для проведения лабораторных работ в учебном процессе и для выполнения научных исследований по другим тематикам.

Основные результаты работы вошли в научно-технические отчеты по проекта № 2.1.2.6501, № 0120.0511620, № 0120.0511000 аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы», проекту по государственному контракт № 02.516.11.6025 между Федеральным агентством по науке и инновациям и Казанским научным центром Российской академии наук, проекту РФФИ № 06-08-00283-а, НИР но договору подряда № 09-2/2004 (Г) на средства Фонда НИОКР РТ.

Апробация работы. Полученные основные результаты докладывались и были одобрены на всероссийской молодёжной научной конференции «XI Туполевские чтения» (г.Казань, 2003) и «XIV Туполевские чтения» (г.Казань, 2006), Всероссийской межвузовской научно-технической конференции «Электромеханические и внутрикамерные процессы в энергетических установках, струйная акустика и диагностика, приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий» (г.Казань, 2006), IV Российской национальной конференции по теплообмену (г.Москва, 2006), XVI Школе-семинаре молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А.И.Леонтьева «Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках» (г.Санкт-Петербург, 2007), 5-ой научной школе-конференции "Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики" (Украина, г.Алушта, 2007), 5-ой Балтийской конференции по теплообмену (г.Санкт-Петербург, 2007), Третьей международной конференции «Тепломассообмен и гидродинамика в закрученных потоках» (г.Москва, 2008).

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе 2 статьи в центральных российских изданиях, рекомендованных ВАК, 4 доклада в сборниках трудов конференций и 4 тезиса доклада.

Личный вклад автора: автором создан экспериментальный стенд в соответствии с целями исследования; проведены эксперименты, выполнены обработка, анализ и обобщение полученных результатов.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и списка использованных источников, насчитывающего 122 наименования. Объем диссертации составляет 161 страницу машинописного текста, включая 88 рисунков и 6 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, ее цель, формулируются основные защищаемые положения, научная новизна результатов.

В первой главе проанализировано современное состояние рассматриваемой проблем и сформулированы задачи настоящего исследования.

Проведенный анализ литературных источников показал, что имеется значительное количество работ по исследованию теплообмена и гидродинамики в каналах с непрерывной по длине закруткой и, в частности, в трубах со вставленной скрученной лентой при одно- и двухфазных течениях (А.Е. Берглес, Р.Ф. Лопина, Р. Кох, Е. Смитберг и Ф. Лэндис, У. Гэмбил и Р. Банди, В.К. Щукин, В.К. Ермолин, М.Х. Ибрагимов, Е.В. Номофилов, В.И. Субботин и др.). В реальных трактах теплообменных аппаратов (особенно при создании компактных устройств) подача и отвод теплоносителя в каналы могут осуществляться различным образом (например, с наличием поворотов), что значительно отличается от "мягких" стабилизированных условий в большинстве известных исследований. Между тем, наличие входных и

выходных возмущений может приводить к заметному увеличению значений теплоотдачи и особенно гидравлического сопротивления (Г.Н. Абрамович, И.Е. Идельчик, И.Л. Повх, A.C. Сукомел, В.И. Величко, Ю.Г. Абросимов и др.). Влияние входных и выходных условий на теплоотдачу и гидравлическое сопротивление каналов с закруткой мало исследовано.

В литературе имеется большой объем данных но теплоотдаче и гидравлическому сопротивлению прямых кольцевых каналов (Б.С. Петухов и Л.И. Ройзсн, В.П. Исаченко и Н.М. Галин, П.А. Ушаков и В.И. Субботин и др.). Гораздо меньше исследованы теплогидравлические характеристики кольцевых каналов с непрерывной по длине закруткой (Г.И. Тарасов и В.К.Щукин, Э.А. Болтенко, 10. Вилемас и П. Пошкас, Б.П. Устименко и др.). Эти исследования проведены в различных диапазонах режимных и конструктивных параметров, полученные обобщающие зависимости имеют различные определяющие параметры, удовлетворительно описывают только данные, по которым они получены, и плохо соотносятся с данными других авторов.

При расчете парогенерирующих устройств в области перехода от однофазного теплообмена к развитому кипению необходимо уметь определять температуру начала кипения tHK, под которой обычно понимают среднюю температуру педогретой жидкости, при которой начинается поверхностное кипение. Для определения температуры начала кипения в прямых каналах известны зависимости Н.В. Тарасовой и В.М. Орлова, Н.Г. Стюшина. Данные по поверхностному кипению в закрученных потоках малочисленны.

На основе проведенного анализа литературных данных в завершении первой главы дана постановка задач исследования.

Во второй главе изложено описание созданной экспериментальной установки, конструкции рабочих участков, приводятся методики проведения экспериментов и обработки экспериментальных данных, произведена оценка погрешности экспериментальных исследований.

Схема стенда представлена на рис.1. Гидравлическая схема стенда выполнена в виде разомкнутого контура с принудительной системой подачи теплоносителя (дистиллированной воды) в рабочий участок. Тепловой поток на сгенках исследуемого канала обеспечивается омическим (электроконтактным) нагревом переменным током. Стенд оснащен автоматизированной измерительной системой (АИС), основу которой составляют ПЭВМ и плата аналого-цифрового преобразования. Записанная и частично обработанная с помощью АИС информация используется для после/дующих расчетов тепло-гидравлических характеристик и построения графических зависимостей.

11а стенде могут быть реализованы следующие режимные параметры: давление Р=0.01...2.5 МПа; массовая скорость pW= 100... 5000 кг/(м2с) при массовом расходе до 0.3 кг/с; плотность теплового потока q=0.1.. .2 МВт/м2.

Для проведения исследований использовалось четыре экспериментальных участка. Экспериментальный участок № 1 для проведения тестовых экспериментов по теплоотдаче прямой трубы, в том числе со вставленной скрученной лептой, представлял собой канал (внутренний диаметр d=10 мм, длина L=500 мм) с осевыми входом и выходом.

—<

Слив

Вода -1*

-<-

А1ГС

>40

Рис.1. Экспериментальный стенд для исследования теплоотдачи в каналах: 1 - дистиллятор, 2 - бак-нагреватель, 3, 4, 5, 8, 9, 14, 15- вентили, 6- фильтр, 7 - насос высокого давления, 10 - демпфер, 11 - проточный нагреватель, 12 - расходомер, 13 - экспериментальный участок, 16 - бак-накопитель, 17 - автоматизированная информационная система, 18, 19 - манометры

Экспериментальный участок № 2 для проведения исследований теплоотдачи в относительно коротких трубах со вставленной скрученной лентой при различных условиях входа имел длину Ь=330 мм при (1= 18 мм (толщина труб 1 мм). Вход теплоносителя в канал осуществлялся радиалыю (ортогонально оси трубы): диаметр входного патрубка 8 мм. Также были проведены сравнительные эксперименты с осевым подводом жидкости и прямым участком стабилизации (Ь=900 мм и с1=18 мм). Выход из канала в обоих случаях был аналогичен радиальному входу.

Для организации закрутки потока в участки № 1 и № 2 устанавливалась скрученная лента толщиной 0.7 мм и шириной равной внутреннему диаметру трубы. Ленты устанавливались ребром к патрубкам радиального входа и выхода для симметричного течения по обеим сторонам от ленты. Относительные шаги закрутки ленты при повороте на 180° составляли з/с)=2.5...6.0.

Экспериментальный участок № 3 для исследования теплоотдачи и гидравлического сопротивления представляет собой кольцевой канал с радиальным входом и выходо*!. Толщина внутренней трубки равняется 1 мм при диаметре выпуклой поверхности (1|=15 мм, толщина наружной трубки 0.7 мм при диаметре вогнутой поверхности (12=17 мм, Ь=350 мм. Для исследования гидравлического сопротивления также использовался аналогичный участок с с!|=16 и сЬ=18 мм (в качестве наружной трубы использован участок № 2). Конструкция радиальных входа и выхода теплоносителя из канала одинакова: диаметр входного и выходного патрубков 8 мм (площади поперечного сечения патрубка и кольцевого канала одинаковы). Для организации закрутки на внутреннюю трубку кольцевого канала закреплена посредством лазерной сварки спираль из нержавеющей проволоки толщиной 1 мм (равной кольце-

вому зазору h) с различными шагами навивки Т=10...100 мм. Спираль покрыта лаком для электрической изоляции между трубками.

Участки № 1, № 2 и № 3 препарированы термопарами в семи сечениях по 4 штуки в каждом на выпуклой поверхности внешней трубы и дополнительно на участке № 3 в семи сечениях по 2 термопары в каждом на вогнутой поверхности внутренней трубы, по одной термопаре установлено на входе и выходе теплоносителя. Температуры теплоотдающих поверхностей определялись с учетом термического сопротивления стенки при внутреннем тепловыделении. Также установлено по два отборника давления диаметром 0.8 мм на входном и выходном патрубках.

Экспериментальный участок № 4 использовался для визуализации адиабатного двухфазного (водовоздушного) течения в кольцевых каналах с закруткой потока. Участок состоит из внешней прозрачной трубы с внутренним диаметром 18 мм, в который вставлялись соответствующие внутренние тела с закруткой от участка № 3.

Результаты проведенных тестовых экспериментов по теплоотдаче при турбулентном течении в прямых трубах, в том числе со вставленной скрученной лентой, и прямых кольцевых каналах удовлетворительно согласуются с расчетами по известным зависимостям и подтверждают достоверность получаемых результатов на созданном стенде.

В третьей главе представлены результаты исследования теплоотдачи и гидравлического сопротивления труб со вставленной скрученной лентой при радиальном и осевом подводе теплоносителя и радиальном выходе.

Проведены сравнительные исследования теплоотдачи в трубах без закрутки, со вставленной скрученной лентой при s/d=2.5...6 (s - шаг поворота ленты на 180°), а также со вставленной прямой лентой (s/d=co). Число Re (подсчитанное по эквивалентному гидравлическому диаметру de) варьировалось от 5000 до 30000 в каналах с лентой и от 8000 до 45000 в каналах без ленты. Плотность теплового потока q= 100...700 кВт/м2.

Определяющее влияние на теплоотдачу оказывают входные условия. В каналах с радиальным входом поворот потока ири входе в канал приводит к появлению вихревой зоны, которая распространяется по потоку. Это способствует значительному росту теплоотдачи (в 2 и более раз) в начальной области по сравнению с теплоотдачей в каналах с осевым входом. Отмечено, что установка прямой и особенно скрученных лент способствует более ранней стабилизации потока, что связано с уменьшением эквивалентного гидравлического диаметра и подавлением начального вихревого возмущения закруткой. Радиальный выход мало оказывает влияние на теплоотдачу.

Полученные данные по теплоотдаче были представлены аналогично данным в коротких прямых трубах по данным A.C. Сукомела и др. в виде безразмерных зависимостей Nux/Prf° 4=f(Rex) (здесь Nux=ax/A, и Rex=Wx/v -соответственно числа Нуссельта и Рейнольдса, подсчитанные по координате х от входа; W - средняя осевая скорость среды). Характер изменения теплоотдачи в прямых трубах, в том числе со вставленной прямой лентой, с осевым и радиальным входом близок к данным A.C. Сукомела и др. для случая

высокой турбулентности на входе (рис.2). Однако данные автора выше в среднем на 20% в турбулентной области при 11ех>2-105, что, вероятно, связано с существенно различными условиями проведения экспериментов.

Nu/Pr" • - с осевым входом

1000- о - с радиальным входом .ОЛЙ s

100- а if j^ У г У-

10- —1—......—■—i—1—...... Re с

10000

100000

Re 1000000

Рис.2. Теплоотдача в трубе с прямой лентой;

линии по данным A.C. Сукомела и др. для прямых труб: 1-4-при низкой турбулентности на входе, 5 - при высокой турбулентности на входе

Отмечено, что при Rex>Rec теплоотдача одинакова в трубах с различными входами. Критическое число Rec, характеризующее по сути границу переходного и турбулентного режимов в трубах с радиальным входом, близко к величине 2-105 по данным A.C. Сукомела и др. При Rex<Rec теплоотдача в трубах с радиальным входом заметно больше. Отмечено, что при Rex>Rec (в турбулентной области) по данным A.C. Сукомела и др. Nux~RcK" 8, а по данным автора Nux~Rex°9. Это может быть связано с погрешностью эксперимента, введением в данные автора поправки на неизотермичность (Рг(/Рг„)°25, а

также с тем, что из анализа критериальных уравнений

Nu и

Nu.

ReS8

л0.2

Rex8(x/ d)02

поэтому в координатах Nux=f(Rex) за счет добавки (x7d)u / степень при числе Рейнольдса может быть больше.

В трубах со вставленной скрученной лентой также отмечено наличие переходной и турбулентной областей. Величина Rec в канале с радиальным входом уменьшается с увеличением закрутки (с уменьшением s/d). Это связано с подавлением закруткой входных возмущений. По результатам экспериментов значение Rec в канале с закруткой (при s/d=2.5...co) и радиальным входом можно оценить-по следующей зависимости:

Rec=[2-3.33 -exp(-(s/d)/2.61 )]• 105. (1)

В трубах со вставленными прямыми и скрученными лентами и осевым входом переходная область незначительна и Rec« 10000, что в основном обусловлено возмущением потока при натекании на торец ленты.

Получены следующие зависимости для расчета теплоотдачи: для каналов с осевым входом и радиальным выходом при Rex>Rec Nuy

Prf°-43(Prf/Prw)

— = ¡0.013 + 0.5<s/d+56)]Ref,

(2)

для каналов с радиальным входом и выходом при 11е„<Кес

= 0.134(в /с1)~0'16 Яе®73. (3)

РгГ(Ргг/РгшГ5 ' ^ ' *

По результатам экспериментов установлено, что для трубы со скрученной лентой и осевым входом участок тепловой и гидродинамической стабилизации составляет ~(20...22)ёе, поэтому зависимость (2) можно использовать при х/с1с<22. Формулы (2) и (3) для случая радиального входа можно использовать в первом приближении до хЛ1с<30.

Отмечена удовлетворительная сходимость результатов расчетов по выражению (2) на границе участка стабилизации и по известной зависимости 15. Смитберга и Ф. Лэндиса при з/с1=2.5...б и Ке>20000.

Наличие относительно жестких входных и выходных условий (аналогичных радиальным) приводит к значительному росту гидравлического сопротивления коротких каналов. Наибольший относительный рост гидравлического сопротивления по сравнению со стабилизированным течением наблюдается в трубе без вставок: с осевым входом и радиальным выходом в среднем в 160 раз, с радиальными входом и выходом - до 600 раз. В трубах со вставленными лентами соответствующий рост составляет в среднем 50... 120 и 150...300 раз. Это объясняется тем, что вставка лент приводит к уменьшению диаметра (1с и соответственно относительному уменьшению входных и выходных вихревых возмущений. Наличие радиального входа наряду с радиальным выходом приводит к росту гидравлического сопротивления труб со вставленными лентами в среднем в 2.7 раза по сравнению с такими каналами, имеющими осевой вход и радиальный выход. Таким образом, наибольший вклад в рост гидравлического сопротивления вносят входные возмущения, которые могут оказывать влияние по всей длине канала.

Общий характер изменения гидравлического сопротивления от числа Рсйпольдса в рассмотренных каналах близок к зависимости для канала с поворотом по данным И.Е. Идельчика.

Влияние радиального входа также может существенно проявляться при кипении жидкости и, в частности, при поверхностном кипении. Вследствие значительной интенсификации на начальном участке в канале с радиальным входом поверхностное кипение начинается заметно позже. На поверхностное кипение также может оказывать влияние радиальный выход: вследствие интенсификации теплообмена в выходной части канала начавшееся поверхностное кипение может прекратиться. Отмечено также) что с увеличением закрутки (с уменьшением б/с!) температура начала кипения в стабилизированной области увеличивается, т.е. поверхностное кипение начинается позже.

В четвертой главе представлены результаты исследований теплоотдачи и гидравлического сопротивления кольцевых каналов с закруткой при однофазном течении.

Экспериментальное исследование местной теплоотдачи в кольцевом канале с закруткой было проведено автором при двухстороннем обогреве, стабилизированном течении воды и следующих режимных и конструктивных

параметрах: Р=0.1...0.5 МПа, число Рейнольдса (по осевой скорости и определяющему размеру 2Ь) Ке0,2н=1 ООО...30000, я,=ц2=100...250 кВт/м2, 0/(2Ь)=8.3...23.5 (диаметр кривизны 0=с1ср-[1+1Лё2ф)], tgф=л■dcД, с!ср=((Л(+112)/2). В отличие от других аналогичных работ данное исследование проведено в относительно узких кольцевых каналах с!|/(12=0.88,11=1 мм.

При обработке экспериментальных данных был проведен анализ выбора определяющих параметров: скорости, эквивалентного диаметра, степени закрутки. Принято целесообразным рассчитывать скорость течения по винтовой линии в качестве определяющего размера использовать величину 2Ь, как не зависящую от степени закрутки, а в качестве параметра, характеризующего степень закрутки - 2ЬЮ (аналогично принятому в работе Ю. Вилемаса и П. Пошкаса). Для сравнительного анализа также возможно представление данных по осевой скорости \У0 при тех же геометрических параметрах 2Ь и Б. Величина (в отличие от \УВ) при неизменном расходе будет одинакова для каналов с различным Т, но одинаковыми величинами с12 и с1|, что упрощает сравнение каналов с разной степенью закрутки.

Экспериментальные данные автора по теплоотдаче вогнутой стенки были представлены в зависимости от числа Рейнольдса, подсчитанного как по осевой (Яе0,2ь) так и винтовой скорости (Ие,^). На графике зависимости теплоотдачи от величины Яе0>2), экспериментальные данные расслаиваются от степени закрутки: с увеличением степени закрутки (уменьшением 0/(2Ь)) теплоотдача растет. Это связано с увеличением абсолютной (винтовой) скорости с ростом степени закрутки при фиксированном Ке„ 2ь.

Теплоотдача на вогнутой поверхности заметно выше, чем на выпуклой, как и по данным других работ, что в первую очередь обусловлено смещением максимума профиля скорости под действием массовых сил, вызванных закруткой, к вогнутой поверхности.

На графике зависимости теплоотдачи вогнутой стенки от величины Кеа2и (рис.3) можно выделить ламинарную, переходную и турбулентные области. Граница ламинарного и переходного режимов (Яекр1) количественно близка к рассчитываемой по выражению 10. Вилемаса и Г1. Пошкаса. Как видно на рис.3 (линии 4 и 5), с увеличением степени закрутки переходная область смещается в сторону больших чисел Рейнольдса, а также несколько уменьшается по ширине. При этом на графике зависимости теплоотдачи от величины Кевд|, расслоения точек от степени закрутки не отмечено. Этот факт несколько отличается от выводов, сделанных в работах Г.И. Тарасова и В.К. Щукина, Ю. Вилемаса и П. Пошкаса, Э.А. Болтенко, Б.П. Устименко, в которых выводится зависимость теплоотдачи от степени закрутки. Проведенный анализ показал, что в то время как исследования автора проведены при фиксированном значении сУс!2=0.88, исследования Г.И. Тарасова и В.К. Щукина, Ю. Вилемаса и П. Пошкаса выполнены не только в широком диапазоне изменения 0/(211), но и при одновременном значительном варьировании параметра (1,/<12 (0.3...0.89). Однако эти авторы не рассматривали возможность влияния на теплоотдачу параметра (1|/с12. Анализ данных автора и упомянутых работ при ламинарном режиме течения показал, что в случае

их представления в координатах рис.3 наблюдается расслоение экспериментальных точек от параметра (3|/ё2, а от степени закрутки расслоения нет. Для ламинарного режима течения в широком диапазоне параметров (с1,/а2=0.33...0.88, 0/(2Ь)=2.7...42.1, Р=0.1...10МПа, Кев,2Ь=800...Ке1ф1) при течении воды и воздуха результаты по теплоотдаче вогнутой поверхности обобщены следующей зависимостью:

Рис.З. Зависимость теплоотдачи вогнутой стенки кольцевого канала с закруткой от Яе,^ при с1|Л12=0.88 (по данным автора): 1 - расчет по (4), 2 - расчет по зависимости (5), 3 - осредняющая линия переходного режима для Б/(2Ь)=23.5,4 - осредняющая линия переходного режима для 0/(2Ь)=8.3

Ыи,

0.23-0.961е—

Ргу Рг

\ 0.25

(4)

Выявленная зависимость показывает, что определяющим фактором, влияющим на теплоотдачу в кольцевых каналах с закруткой, является не степень закрутки как таковая, а величина винтовой скорости. Т.е. в каналах, имеющих одинаковое значение (1|М2, но различные степени закрутки при одинаковой винтовой скорости \¥в (при этом осевая скорость и расход теплоносителя отличаются) теплоотдача одинакова.

Как видно на рис.3, зависимость (4) удовлетворительно (с отклонением ±15% при доверительной вероятности 0.95) описывает данные автора при ламинарном режиме течения.

После анализа данных автора, а также результатов Б.П. Устименко, Ю. Вилемаса и П. Пошкаса при турбулентном режиме для теплоотдачи вогнутой поверхности при с)|/с12=0.67...0.9, 0/(210=2.7.. .42.1, Ке„ 5|,=11еКр2...300000 получена следующая обобщающая зависимость:

Ыи

2 2Ь

0.022 - 0.091 • ^

к 0.8 р 0.43 Кев,2К 1 ГГ

Рг,„

(5)

которая описывает данные автора при турбулентном режиме с отклонением ±20% при доверительной вероятности 0.95 (рис.3).

Экспериментальные данные автора по теплоотдаче выпуклой стенки также были рассмотрены в зависимости от числа Рейнольдса, подсчитанног о по винтовой (Лсцдь) и осевой скорости (Ке„2ь) соответственно. Отмечено, что данные по теплоотдаче выпуклой стенки в зависимости от Яе,,^, по винтовой скорости расслаиваются: теплоотдача уменьшается при увеличении степени закрутки (уменьшении В/(2Ь). Аналогичное расслоение данных наблюдается и в работе Ю. Вилемаса и П. Пошкаса. Вероятно, это связано с увеличением смещения максимума профиля скорости к вогнутой поверхности под действием массовых сил с ростом степени закрутки.

При рассмотрении зависимости этих данных по числу Рейнольдса Ке„ 2п по осевой скорости (рис.4) нет расслоения экспериментальных точек от степени закрутки. Аналогичный факт отмечен и в работе Э.А. Болтенко, по результатам которого для теплоотдачи выпуклой стенки получены обобщающие зависимости для ламинарного и турбулентного режимов. Эта зависимости при переводе к виду N11 ^^-Ке,^" можно представить: при ламинарном режиме

Ыи1_2Ь=0.9-Кео,2Н(,32.Ргг°'4ЧРгг/Рг№)0 25, (6)

при турбулентном режиме

Ыи1_2К=0.018-Ке0,2„0'8-Ргг0'43-(Ргг/Рг„)1'25. (7)

При этом зависимость (7) близка к зависимости для кольцевого канала без закрутки по данным В.П. Исаченко и Н.М. Галина.

По данным автора на выпуклой стенке (рис.4) также отмечены ламинарная, переходная и турбулентная области. Границы переходной области по КеВ2ь близки к полученным в работе Ю. Вилемаса и П. Пошкаса, а по осевым параметрам — 5500<Яео л, <10000 (рис.4).

Как видно на рис.4, зависимости (6) и (7) удовлетворительно (с отклонением ±15% при доверительной вероятности 0.95) описывают данные автора. Вид этих зависимостей показывает, что теплоотдача на выпуклой поверхности кольцевого канала при различных степенях закрутки одинакова при одинаковом расходе теплоносителя. Физически это можно объяснить следующим: при фиксированном расходе (фиксированной \¥0) теплоносителя с увеличением стеиени закрутки (уменьшении 0/(2Ь)) увеличивается средняя абсолютная (винтовая) скорость, что в то же время приводит к увеличению массовых сил и смещению максимума профиля скорости в кольцевом зазоре ближе к вогнутой поверхности, и скорость вблизи выпуклой поверхности не меняется.

1'нс.4. Зависимость теплоотдачи выпуклой стенки кольцевого канала с закруткой от Ке„ при с!1Л12~0.88 (по данным автора): 1 - расчет по (6), 2 - расчет по зависимости (7)

Данные 10. Вилемаеа и П. Пошкаса для выпуклой поверхности при турбулентном режиме также удовлетворительно описываются зависимостью (8), в ламинарной области большинство экспериментальных точек близки к рассчитываемым по (6), хотя и есть некоторое превышение над расчетом, особенно при максимальной закрутке.

Таким образом, расчет теплоотдачи выпуклой поверхности при с1,/а2=0.67...0.88, 0/(2Ь)=2.7...42.1 и ламинарном режиме (Яео-2|1=800...5500) рекомендуется проводить по зависимости (6); а при турбулентном режиме (Яе о.ж-10000...200000) — по зависимости (7).

Анализ полученных данных по гидравлическому сопротивлению кольцевых каналов с закруткой и радиальным подводом и отводом теплоносителя показал, что расчет потерь давления на трение в таких каналах (независимо от степени закрутки) без учета потерь входа-выхода можно проводить по известным зависимостям для прямых каналов при стабилизированном течении, рассчитывая определяющие параметры (скорость и длину канала) по винтовой линии, а в качестве определяющего размера используя величину 2Ь. Отмечено, что при больших степенях закрутки в кольцевом канале с закруткой преобладающими являются потери на трение в канале, а потери «входа-выхода» относительно малы. Кроме того, вторичные течения, имеющие место в каналах с закруткой, в кольцевых каналах слабо развиты и не вносят существенный вклад в гидросопротивление. При малых степенях закрутки в

связи с увеличением проходной площади канала и уменьшением винтовои длины относительные потери «входа-выхода» могут быть существенны.

В пятой главе представлены результаты исследований особенностей теплоотдачи кольцевых каналов с закруткой при поверхностном и развитом кипении.

Автором наряду с собственными экспериментальными данными также были обработаны и проанализированы ранее не опубликованные результаты исследований теплоотдачи при кипении в кольцевых каналах с закруткой при высоком давлении (Р=9.8...10.3 МПа), полученные под руководством доктора технических наук Э.А. Болтенко. Эти эксперименты выполнены на аналогичном экспериментальном стенде при двустороннем обогреве при следующих режимных и конструктивных параметрах: 13/(2Ь)=5.4, <^/<12=0.77, Кео,211=4000...35000, я,=250...2200 кВт/м2 и я2=400...3200 кВт/м2. Также автором было проведено аналогичное исследование на созданном стенде при следующих режимных и конструктивных параметрах: 0/(2Ь)=8.3...23.5, с!|/с12=0.88, Р=0.1 ...0.4 МПа, Кео,2Н=3000...20000, 4,^=100...330 кВт/м2.

Кипение на выпуклой поверхности начинается раньше, чем на вогнутой, даже в условиях, когда тепловой поток на выпуклой поверхности в 1.5 раза ниже, чем на вогнутой. Это вызвано в первую очередь более интенсивным конвективным теплообменом на вогнутой поверхности.

Обобщение полученных данных по температуре начала кипения воды на вогнутой поверхности кольцевого канала с закруткой было представлено в виде аналогичном зависимости Н.В. Тарасовой и В.М. Орлова для прямых каналов:

"-с1с0-2-(р"/р')аз/(рШГ, (8)

А1„к=

94 + 1350ехр

-19.3

где р\У=р\У0, Д1нк = ¡' - ¡нк, ¡' и ¡„к - соответственно энтальпия жидкости на линии насыщения и при температуре 1,,, (Дж/кг). Для определения температуры начала кипения воды на выпуклой поверхности может быть использована зависимость Н.В. Тарасовой и В.М. Орлова:

А1нк=310-Чм-с1с0Чр"/р' )°3/(р\Уо)09- (9)

Проведенное сопоставление показало, что расчет температуры начала кипения на вогнутой поверхности можно с удовлетворительной точностью проводить также по зависимости (9) для прямых каналов, определяя р\У по винтовой линии; при этом отклонение от расчетов 1ИК по зависимости (8) в рассмотренном диапазоне 2ЪЮ не превышает 2...3 °С. В этом случае изменение степени закрутки приводит к соответствующему изменению винтовой скорости (при неизменном расходе теплоносителя).

При развитом пузырьковом кипении на вогнутой поверхности теплоотдача в целом несколько выше, что обусловлено влиянием конвективной составляющей, которая выше на вогнутой поверхности. При кипении температура вогнутой стенки мало меняется, и на ней наблюдаются высокие значения а2 характерные для пузырькового кипения. На выпуклой стенке наблюдается резкий рост температуры стенки с увеличением расчетного относи-

тельного массового расходного паросодержания (относительной энтальпии) X, что свидетельствует о кризисе теплообмена. Это вызвано отбрасыванием жидкой фазы иод действием центробежной силы к вогнутой поверхности и вытеснением пара к выпуклой стенке. При этом пузырьковое кипение на выпуклой поверхности в рассмотренном диапазоне режимных и конструктивных параметров наблюдается только при Х<0.1 (рис.5), а в некоторых случаях на выпуклой поверхности область развитого пузырькового кипения отсутствует, и кризис теплообмена наблюдается при отрицательных значениях X. Высокие значения теплоотдачи характерные для развитого пузырькового кипения наблюдаются на вогнутой поверхности до Х-0.8...0.9.

кВт -(м2К) 100-

т -а, аР° о « осРЪсДОП^^

80- о г о \

60- т о о 8 а

40- о в

200- о 0 о 0 Г т т - -'-1-1-1-г—-1-1- Ч ▼ 1ГТ ▼ ▼▼ ТГ

Рис.5. Изменение коэффициентов теплоотдачи от массового паросодержания X на выпуклой (аО и вогнутой (аг) поверхностях кольцевою канала с закруткой потока при Р=10.1МПа, р\Уо=1050 кг/(м2-с), 41=1520 кВт/м2, Я2=960 кВт/М2 -0,6 -0,4 -0,2 0,0 0^2 0,4 0,6 0,8 1^0 X

Автором также были проведены эксперименты на рабочем участке №4 по визуализации структуры адиабатного двухфазного (водовоздушного) подъемного течения в кольцевых каналах с закруткой и прозрачной внешней стенкой при (]|/с12=0.89 и Ь=1 мм. Структура двухфазного подъемного течения в кольцевых каналах с закруткой, имеющих относительно малый зазор (1 мм) имеет следующие особенности. Во-первых, жидкость равномерно распределена по высоте витка, а не скапливается в нижней части, что можно наблюдать при подъемном течении в винтовых каналах с относительно большим проходным сечением. Во-вторых, почти вся жидкость движется по вогнутой (внешней поверхности), и даже при небольших газосодержаниях на выпуклой (внутренней) поверхности имеются сухие пятна. Поэтому в кольцевых каналах с закруткой и малым зазором маловероятным является существование полного кольцевого режима, когда вся поверхность смочена жидкостью, а газ движется в центральной части сечения канала - наблюдалось только полное смачивание вогнутой (внешней стенки). В-третьих, отдельные капли жидкости, попадающие на центральное тело канала малоподвижны, в то время как частицы жидкости на вогнутой (внешней) поверхности движутся с относительно большой скоростью, что свидетельствует о ранее отмеченном смещении под действием центробежной силы максимума профиля скорости к внешней стенке.

Это косвенно подтверждает выше описанные результаты по теплоотдаче при однофазной конвекции и кипении в кольцевых каналах с закруткой: теплоотдача почти всегда выше на вогнутой поверхности и при возникновении кипения на выпуклой поверхности наблюдается более ранний кризис теплообмена.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Создан экспериментальный стенд для исследования теплоотдачи и гидравлического сопротивления каналов различной формы с одно- и двухсторонним электроконтактным подводом теплоты при одно- и двухфазных течениях, оснащенный автоматизированной системой измерения на базе ЭВМ и позволяющий проводить эксперименты при расходе воды до 0.3 кг/с, тепловом потоке до 20 кВт, давлении в канале до 2 МПа.

2. Получены зависимости для расчета теплоотдачи на начальном участке труб со вставленной скрученной лентой при осевом и радиальном входе. Выявлено значительное влияние радиальных подвода и отвода теплоносителя на теплоотдачу и гидравлическое сопротивление таких каналах, особенно в относительно коротких.

3. На основе полученных экспериментальных данных и анализа данных других исследователей получены обобщающие зависимости для теплоотдачи при ламинарном и турбулентном режимах течения на вогнутой и выпуклой поверхностях кольцевых каналов с закруткой в широком диапазоне режимных и конструктивных параметров. На вогнутой поверхности теплоотдача идентична в каналах с различной степенью закрутки при одинаковых высоте кольцевого зазора и винтовой скорости. На выпуклой поверхности расчет теплоотдачи можно проводить по зависимости для прямого кольцевого канала с использованием параметров, рассчитанных в осевом направлении.

4. При больших степенях закрутки потока в кольцевых каналах с радиальными входом и выходом определяющими являются потери давления на трение в канале, а потери, обусловленные влиянием входа и выхода относительно малы. Расчет потерь давления на трение в кольцевых каналах с закруткой (независимо от степени закрутки) без учета входа-выхода можно проводить по известным зависимостям для прямых каналов при стабилизированном течении, рассчитывая скорость и длину канала по винтовой линии.

5. Получена зависимость для определения температуры начала кипения на вогнутой поверхности кольцевых каналов с закруткой в широком диапазоне давлений. В кольцевых каналах с закруткой температуру начала кипения на вогнутой поверхности, на которую направлен вектор возникающих массовых сил, также можно определять по известной зависимости Н.В. Тарасовой и В.М. Орлова для прямых каналов, используя в качестве определяющей винтовую скорость. Температуру начала кипения на выпуклой поверхности кольцевых каналов также можно определять по этой формуле, используя параметры, рассчитанные в осевом направлении.

6. В кольцевом канале с закруткой область бескризисного теплообмена на вогнутой поверхности более протяженна, чем на выпуклой. На основе визуализации адиабатного газожидкостного течения подтверждено возникновение сухих пятен при появлении в жидкости газовой фазы в первую очередь на выпуклой поверхности.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ

Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК для публикации основных результатов диссертаций:

1. Ильин Г.К. Теплообмен в кольцевых каналах с закруткой потока / Болтенко Э.А., Ильин Г'.К., Тарасевич С.Э., Яковлев А.Б. // Известия вузов. Авиационная техника, №3. - Казань: Изд-во КГТУ им. А.Н. Туполева, 2007. С.38-41.

2. Ильич Г.К. Теплоотдача в кольцевых каналах с закруткой потока / Ильин Г.К., Тарасевич С.Э., Яковлев А.Б. II Известия Самарского научного центра Российской академии наук. Специальный выпуск: «Актуальные вопросы тепло- и массообмена, энергоэффективность, исследование вихревых закрученных потоков». - Самара: Изд-во Самарского научного центра РАН, 2008. С.104-112.

Работы, опубликованные в других изданиях и материалах конференций:

3. Ильин Г.К. Экспериментальный стенд для исследования теплообмена и гидродинамики в кольцевых каналах с закруткой и транзитом потока / Ильин Г.К., Тарасевич С.Э.// Тезисы докладов всероссийской молодёжной научной конференции "XI Туполевские чтения". Т.1. - Казань: Изд-во КГТУ им. А.Н. Туполева, 2003. С.129.

4. Ильин Г.К. Теплоотдача при вынужденной конвекции и кипении воды в кольцевых каналах с закруткой / Тарасевич С.Э., Болтенко Э.А., Яковлев А.Б., Ильин Г.К. // Труды Четвертой Российской национальной конференции по теплообмену. Т.4. - Москва, 2006. С.220-223.

5. Ильин Г.К. Температура начала кипения в кольцевом канале с закруткой / Ильин Г.К., Костенко С.В., Тарасевич С.Э.// Материалы международной молодёжной конференции "XIV Туполевские чтения", - Казань: Изд-во КГТУ им. А.Н. Туполева, 2006. С.37-38.

6. Ильин Г.К. Теплообмен в кольцевых каналах с закруткой потока / Тарасевич С.Э. Яковлев А.Б.,Ильин Г.К.// Сборник материалов XVIII Всероссийской межвузовской научно-технической конференции «Электромеханические и внутрикамерные процессы в энергетических установках, струйная акустика и диагностика, приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий». 4.1. - Казань: Изд-во «Отечество», 2006, С.316-317.

7. Ильин Г.К. Гидравлическое сопротивление кольцевых каналов с закруткой потока / Ильин Г.К., Яковлев А.Б., Тарасевич С.Э.// Труды XVI Школы-семинара молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А.И.Леонтьева «Проблемы газодинамики и тепломассообмена в

энергетических установках». Т.2. - Москва, Издательский дом МЭИ, 2007. С.413-415.

8. Ильин Г.К. Вынужденная конвекция и начало кипения в трубах со вставленной скрученной лентой и различными условиями входа / Ильин Г.К., Тарасович С.Э., Яковлев А.Б., Костенко С.В. // Сборник тезисов докладов 5-ой научной школы-конференции "Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики". - Алушта, Украина, Изд-во НПВК «ТРИАКОН», 2007. С.88-89.

9. Ильин Г.К. Heat transfer in channels with twisted tape insert and various input conditions / Ilyin G, Tarasevich S., Yakovlev A. // Proceedings of the 5-th Baltic Heat Transfer Conference. V.2. - Saint-Petersburg, Russia, 2007. P.237-243.

10. Ильин Г.К. Теплоотдача в кольцевых каналах с закруткой потока / Ильин Г.К., Тарасевич С.Э., Яковлев А.Б.// Третья международная конференция «Тепломассообмен и гидродинамика в закрученных потоках». - Москва, 2008. Доклад № 13 на CD № 0320802185, секция 1,13 с.

Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная.

Печ.л.1.0. Усл.печ.л.0.93. Усл.кр.-отт.0.93. Уч.-изд.л.0.98. _Тираж 150. Заказ Ml50._

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

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата технических наук, Ильин, Георгий Константинович

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

ИССЛЕДОВАНИЯ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ.

1.1. Особенности течения и теплообмена в каналах с закруткой.

1.1.1. Теплоотдача каналов с закруткой при однофазных течениях.

1.1.2. Теплоотдача каналов с закруткой при кипении.

1.1.3. Гидравлическое сопротивление каналов с закруткой.

1.2. Влияние входных условий на течение и теплообмен в каналах.

1.3. Теплоотдача и гидравлическое сопротивление кольцевых каналов.

1.3.1. Теплоотдача кольцевых каналов.

1.3.2. Гидравлическое сопротивление кольцевых каналов.

1.4. Постановка задачи исследования.

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ СТЕНД, МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И ОБРАБОТКИ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ.'.

2.1. Экспериментальный стенд для исследования теплогидравлических характеристик кипящих потоков.

2.2. Экспериментальные участки.

2.3. Система измерений.

2.4. Методика проведения эксперимента.

2.5. Методика обработки экспериментальных данных.

2.6. Оценка погрешностей экспериментальных исследований.

2.7. Тестовые опыты по теплоотдаче каналов различной формы.

ГЛАВА 3. ВЫНУЖДЕННАЯ КОНВЕКЦИЯ И НАЧАЛО КИПЕНИЯ В ТРУБАХ СО ВСТАВЛЕННОЙ СКРУЧЕННОЙ ЛЕНТОЙ И

РАЗЛИЧНЫМИ УСЛОВИЯМИ ВХОДА.

3.1. Теплоотдача труб со вставленной скрученной лентой и различными условиями входа.

3.2. Гидравлическое сопротивление труб со вставленной скрученной лентой и различными условиями входа.

3.3. Особенности поверхностного кипения в трубах со вставленной скрученной лентой и различными условиями входа-выхода.

ГЛАВА 4. ТЕПЛООТДАЧА И ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ КОЛЬЦЕВЫХ КАНАЛОВ С ЗАКРУТКОЙ ПРИ

ОДНОФАЗНОМ ТЕЧЕНИИ.

4.1. Теплоотдача кольцевых каналов с закруткой потока.

4.1.1. Выбор определяющих параметров.

4.1.2. Теплоотдача на вогнутой стенке кольцевых каналов с закруткой.

4.1.3. Теплоотдача на выпуклой стенке кольцевых каналов с закруткой.

412. Гидравлическое сопротивление кольцевых каналов с закруткой потока.

ГЛАВА 5. КИПЕНИЕ, В КОЛЬЦЕВЫХ КАНАЛАХ С ЗАКРУТКОЙ. 130.,

5.1. Поверхностное кипение в кольцевых каналах с закруткой.

5.1.1. Особенности поверхностного кипения в кольцевых каналах с закруткой при высоких давлениях (Р=9.8.10.3 МПа).

5.1.2. Особенности поверхностного кипения в кольцевых каналах с закруткой при низких давлениях (Р=0.1 .0.5 МПа).

5.2. Развитое кипение в кольцевых каналах с закруткой.

5.2.1. Особенности развитого кипения в кольцевых каналах с закруткой при высоких давлениях (Р=9.8. 10.3 МПа).

5.2.2. Особенности развитого кипения в кольцевых каналах с закруткой при низких давлениях (Р=0.1 .0.5 МПа).

5.3. Визуализация адиабатного двухфазного течения в кольцевых каналах с закруткой.

Введение диссертация по физике, на тему "Теплоотдача и гидравлическое сопротивление каналов с непрерывной по длине закруткой при одно- и двухфазных течениях"

В настоящее время одним из самых дорогих энергетических ресурсов является тепловая энергия. Ее высокая стоимость вызвана как проблемами ее производства (низкие КПД теплогенерирующих установок, рост цен на топливо, значительные издержки при производстве), так и проблемами ее эффективной передачи и использования. Тепловая энергия от момента производства до пользователя несколько раз проходит преобразование в различных теплообменных аппаратах и теплообменных элементах, коэффициенты тепловой эффективности которых часто не превышают 4070%. Кроме этого возрастающая мощность различного энергетического оборудования вызывает значительные термические и динамические нагрузки.

Проблемы снижения весогабаритных характеристик теплообменного оборудования и увеличения теплогидравлической эффективности могут успешно решаться при помощи использования в теплообменных аппаратах интенсификаторов теплоотдачи.

В целом ряде промышленных установок (таких как испарители, бойлеры, дистилляционные установки, химические реакторы, воздушные эжекторы, конденсаторы, турбины и т.д.) имеет место двухфазное газожидкостное течение. Существенный практический и научный интерес представляют двухфазные течения в связи с развитием криогенной техники и атомной энергетики. При эксплуатации ядерных реакторов с водяным охлаждением важнейшей проблемой является возможность возникновения кризиса теплообмена, при котором пленка жидкости исчезает с поверхности стенки и резко снижается коэффициент теплоотдачи, что приводит к значительному перегреву и разрушению канала. Поэтому с ростом удельных мощностей ядерных энергетических установок, повышением их рабочих параметров (плотности теплового потока, температур теплопередающих поверхностей, давления и температуры теплоносителя) и усложнением конструкций резко растут требования к обеспечению надежной и безопасной работы оборудования, а, следовательно, и к надежности и точности расчета гидродинамики и теплообмена, как при номинальных, так и при переходных и аварийных режимах. Для обеспечения надежной работы прямоточных парогенерующих устройств необходимо либо значительно повысить теплоотдачу в кризисной и закризисной областях, либо обеспечить бескризисный режим работы, перенеся границу возникновения кризиса в область более высоких тепловых нагрузок. Создание прямоточного парогенерирующего устройства, обеспечивающего безопасный режим работы и имеющего приемлемые габариты, без использования методов интенсификации теплообмена невозможно.

Интенсификация теплообмена заключается в организации массообмена между ядром потока и пристенным слоем и турбулизации течения для разрушения ламинарного подслоя, обладающего высоким термическим сопротивлением. Одним из наиболее эффективных способов интенсификации является закрутка потока, которая может обеспечить значительное увеличение бескризисной области теплообмена. Особый интерес в этом направлении представляют каналы со вставленной скрученной лентой, позволяющие относительно просто организовать составляющую массовой силы, в отличном от осевого направлении, что приводит к сепарации фаз при многофазном течении.

Конструктивные особенности ядерных тепловыделяющих устройств накладывают свои требования к организации закрутки. Для элементов охлаждения ядерных реакторов подходят кольцевые каналы с закруткой потока. Вследствие большой относительной длины этих элементов необходима непрерывная закрутка потока, а не закручивающие устройства на входе.

Интенсификация теплоотдачи в теплообменном оборудовании во многих случаях приводит к уменьшению габаритных характеристик, вследствие чего длина каналов может сократиться до относительно коротких, и тогда на первый план выходят входные и выходные условия в каналах теплообменного аппарата. Эти условия могут оказывать доминирующее влияние на теплоотдачу и гидравлическое сопротивление, поэтому их исследование очень важно для проектирования компактных теплообменников.

Имеющаяся информация по вопросам гидродинамики и теплообмена в каналах с закруткой получена в основном экспериментальным путем. Подходы к обобщению экспериментальных данных разноречивы и также нуждаются в дополнительном анализе. Данные по влиянию входных условий на теплоотдачу и гидродинамику в каналах с закруткой носят качественный характер. Поэтому для расчета теплообменных аппаратов и анализа теплогидравлической эффективности задача экспериментального исследования гидродинамики и теплообмена в таких каналах является актуальной и имеет практический интерес.

Основная цель выполненной работы: на основе экспериментального исследования получение зависимостей и выработка рекомендаций для расчета теплогидравлических характеристик в каналах с непрерывной по длине закруткой при одно- и двухфазных течениях. Выполнение поставленной цели и практическое использование результатов работы позволяет:

- расширить фундаментальные знания о процессах теплообмена и гидродинамики в полях массовых сил;

Созданный автором экспериментальный стенд используется для проведения лабораторных работ в учебном процессе и для выполнения научных исследований по другим тематикам.

Диссертация выполнена на кафедре теоретических основ теплотехники Казанского государственного технического университета им. А.Н.Туполева (КАИ) под научным руководством доктора технических наук, профессора Тарасевича Станислава Эдуардовича и доктора технических наук Болтенко Эдуарда Алексеевича.

Работа выполнялась по проекту № 2.1.2.6501 «Гидродинамика и теплообмен в каналах в непрерывной по длине закруткой» аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008)» (руководитель профессор Тарасевич С.Э.), проекту № 0120.0511620 «Исследование конвективного теплообмена и процесса кипения в кольцевых каналах с закруткой» ведомственной научной программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2005)» (руководитель к.т.н. Яковлев А.Б.), проекту № 01200511000 «Разработка научных основ процессов гидродинамики и теплообмена одно-и двухфазных потоков при воздействии полей инерционных массовых сил в каналах различной формы.» (руководитель профессор Тарасевич С.Э.), проекту «Численное и экспериментальное исследования процессов интенсификации теплообмена в теплоэнергетических пластинчатых и кожухотрубчатых теплообменниках» по государственному контракту № 02.516.11.6025 от «26» апреля 2007 г. между Федеральным агентством по науке и инновациям и Казанским научным центром Российской академии наук (руководитель профессор Гортышов Ю.Ф.), проекту РФФИ № 06-08-00283-а «Гидродинамика и теплообмен закрученных потоков в каналах с искусственной шероховатостью стенок (2006-2007)» (руководитель профессор Тарасевич С.Э.), НИР «Теплообмен и гидродинамика одно- и двухфазных потоков в каналах с интенсификаторами» по договору подряда 09 - 2 / 2004 (Г) на средства Фонда НИОКР РТ (руководитель к.т.н. Яковлев А.Б.).

По исследованной проблеме в качестве новых научных результатов:

- получены зависимости для расчета теплоотдачи на начальном участке канала со вставленной скрученной лентой при осевом и радиальном входе.

- получены обобщающие зависимости для расчета теплоотдачи при ламинарном и турбулентном режимах течения на вогнутой и выпуклой поверхностях кольцевых каналов с закруткой в широком диапазоне режимных и конструктивных параметров.

- даны рекомендации для расчета гидравлического сопротивления кольцевых каналов с непрерывной закруткой.

- получена зависимость для определения температуры начала кипения на вогнутой поверхности кольцевых каналов с закруткой в широком диапазоне давлений, даны рекомендации для расчета температуры начала кипения на выпуклой и вогнутой поверхностях кольцевых каналов с закруткой.

- описаны особенности развитого кипения на выпуклой и вогнутой поверхностях кольцевых каналов с закруткой.

Отмеченные выше научные результаты составляют основное содержание положений, выносимых на защиту диссертации.

Полученные основные результаты докладывались и были одобрены на Всероссийской молодёжной научной конференции «XI Туполевские чтения» (г.Казань, 2003) и «XIV Туполевские чтения» (г.Казань, 2006), на Всероссийской межвузовской научно-технической конференции «Электромеханические и внутрикамерные процессы в энергетических установках, струйная акустика и диагностика, приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий» (г.Казань, 2006), на IV Российской национальной конференции по теплообмену (г.Москва, 2006), на XVI Школе-семинаре молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А.И.Леонтьева «Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках» (г.Санкт-Петербург, 2007), на 5-ой научной школе-конференции "Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики" (Украина, г.Алушта, 2007), на 5-ой Балтийской конференции по теплообмену (г.Санкт-Петербург, 2007), на Третьей международной конференции «Тепломассообмен и гидродинамика в закрученных потоках» (г.Москва, 2008).

По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ (2 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК, 4 доклада в сборниках трудов конференций и 4 тезиса доклада).

Заключение диссертации по теме "Теплофизика и теоретическая теплотехника"

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

2. Получены зависимости для расчета теплоотдачи на начальном участке труб со вставленной скрученной лентой при осевом и радиальном входе. Выявлено значительное влияние радиальных подвода и отвода теплоносителя на теплоотдачу и гидравлическое сопротивление таких каналов, особенно в относительно коротких.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата технических наук, Ильин, Георгий Константинович, Казань

1. Абрамович Т.Н. Аэродинамика местных сопротивлений // Промышленная аэродинамика. М., 1935. Вып. 211. С. 65-150.

2. Абрамович Т.Н. Прикладная газовая динамика. М.: Наука, 1969.824 с.

3. Абросимов Ю.Г. Влияние степени турбулентности входного потока на режим течения в пограничном слое и теплообмен на начальном участке трубы. Автореф. дис. на соиск. учен, степени, канд. техн. наук. М.: МЭИ, 1971,22 с.

4. Агравал К.Н., Варма Н.К., Лал С. Экспериментальное исследование теплоотдачи при кипении хладагента R-12 в условиях вынужденной конвекции в закрученном потоке // Теплопередача, 1986, №3. С.62-70.

5. Альтшуль А.Д. Гидравлические сопротивления. М.: Недра, 1970.216 с.

6. Антипин М.К. Гидродинамика одно- и двухфазных потоков в коротком канале с непрерывной закруткой потока. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. КГТУ им. А.Н. Туполева, Казань, 1998, 153 с.

7. Аронов И.З. О гидравлическом подобии при движении жидкости в изогнутых трубах-змеевиках // Изв. вузов. Энергетика. 1962. №4. С. 52-59.

8. Аронов И.З. Теплообмен и гидравлическое сопротивление в изогнутых трубах: Дис. канд. техн. наук. Киев, 1950. 130 с.

9. Баулин К.К., Идельчик И.Е. Экспериментальное исследование течения воздуха в коленах // Техзаметки ЦАГИ, 1934, №23. 24 с.

10. Беляков В.П., Будрик В.В. Границы существования развитого пузырькового кипения и предел интенсификации теплообмена // Изв. АН СССР, сер. Энергетика и транспорт. 1989. №5, с.108.

11. Беляков В.П., Будрик В.В. Модель теплообмена при развитом пузырьковом кипении // Изв.АН СССР, сер. Энергетика и транспорт. 1989. №3, с.78.

12. Бетчов Р., Криминале В. Вопросы гидродинамической устойчивости. М.: Мир, 1971. 352 с.

13. Бобков В.П., Ибрагимов М.Х., Саванин Н.К. Теплообмен при турбулентном течении различных теплоносителей в кольцевых зазорах // Теплофизика высоких температур, 1975, т.13, №4, с.779.

14. Бобков В.П., Ибрагимов М.Х., Субботин В.И. Обобщающие зависимости для теплообмена в топливных сборках ядерного реактора с жидкометаллическим охлаждением // Теплофизика высоких температур, 1972, т. 10, №4, с.795.

15. Болтенко Э.А. Кризис теплообмена в кольцевых каналах с закруткой потока // Теплоэнергетика. 2003. №11. С.25-30.

16. Болтенко Э.А. Потери давления в парогенериругощих каналах с закруткой потока // Теплоэнергетика, 2007, №3, с.61-65.

17. Болтенко Э.А., Ильин Г.К., Тарасевич С.Э., Яковлев А.Б. Теплообмен в кольцевых каналах с закруткой потока // Известия вузов. Авиационная техника, 2007, №3, с.38-41.

18. Болтенко Э.А., Тарасевич С.Э., Обухова JI.A. Интенсификация теплосъема в кольцевых каналах с закруткой потока. Конвективный теплообмен //Изв. АН. Энергетика. 2001, №3, с. 99-104.

19. Борисенко А.И., Нечитайло К.Ф., Сафонов В.А., Яковлев А.И. Гидравлическое сопротивление и теплообмен в кольцевом канале с вращающимся потоком //ИФЖ, 1971, №1, с.38-42.

20. Браун, Маррис. Турбулентное течение воды в плоских криволинейных каналах конечной глубины // Техническая механика, 1963, т.85, № 3.

21. Будов В.М., Дмитриев С.М. Форсированные теплообменники. М.: Энергоатомиздат, 1989, 175 с.

22. Величко В.И. Экспериментальное исследование местной теплоотдачи на начальном участке круглой трубы. Автореф. дис. на соиск. учен, степени, канд. техн. наук. М.: МЭИ, 1969, 17 с.

23. Веркин Б.И., Кириченко Ю.А., Русанов Н.В. Теплообмен при кипении в полях массовых сил различной интенсивности., Киев, Наукова думка, 1988. 256 с.

24. Вилемас Ю., Чесна Б., Сурвила В. Теплоотдача в газоохлаждаемых кольцевых каналах. Вильнюс: Издательство «Мокслас», 1977. 253 с.

25. Вилемас Ю., Пошкас П. Теплоотдача в газоохлаждаемых каналах при воздействии термогравитационных и центробежных сил. Вильнюс: Изд-во «Academia», 1992. 240 с.

26. Галицейский Б.М., Данилов Ю.И., Дрейцер Г.А., Кошкин В.К. Теплообмен в энергетических установках космических аппаратов. М.Машиностроение, 1975. 272 с.

27. Гортышов Ю.Ф., Дресвянников Ф.Н., Идиатулин Н.С. и др. Теория и техника теплофизического эксперимента. М.: Энергоатомиздат, 1993.448 с.

28. Гостинцев Ю.А. Тепломассобмен и гидравлическое сопротивление при течении по трубе вращающейся жидкости // Изв. АН СССР, Механика жидкости и газа. 1968. №5. С.115.

29. Гуцев Д.Ф. Исследование теплоотдачи на начальном участке плоского канала при турбулентном течении. Автореф. дис. на соиск. учен, степени, канд. техн. наук. М., 1975, 27 с. (МЭИ).

30. Данилов Н.В., Дедов А.В. Экспериментальное исследование гидравлического сопротивления в трубах с закруткой потока // Сб.трудов IV Российской национальной конференции по тепломассообмену. М.: Изд-во МЭИ, 2006, т.8. С.62-63.

31. Дейч М.Е., Зарянкин А.Е. Газодинамика диффузоров и выхлопных патрубков турбомашин. М.: Энергия, 1970. 384 с.

32. Дементьев К.В., Аронов И.З. Гидродинамика и теплообмен в криволинейных каналах прямоугольного сечения // Инж.-физ. ж-л, 1978, т. 34, №6. С. 994-1000.

33. Дженсен М.К., Бенслер Х.П. Экспериментальное исследование коэффициента теплоотдачи при вынужденной конвекции кипящей насыщенной жидкости в канале с вставками в виде скрученной ленты // Теплопередача, 1986, №1. С.97-105.

34. Ермолин В.К. Интенсификация конвективного теплообмена в трубе в условиях закрученного потока с постоянным по длине шагом // Инж.-физ. ж-л, 1960, т.З, №11, с.52-57.

35. Ибрагимов М.Х., Номофилов Е.В., Субботин В.И. Теплоотдача и гидравлическое сопротивление при винтовом движении жидкости в трубе. // Теплоэнергетика, 1961, №7, с. 57-60.

36. Идельчик И.Е. Гидравлические сопротивления (физико-математические основы). М.: Госэнергоиздат, 1954. 316 с.

37. Идельчик И.Е. К вопросу о влиянии числа Re и шероховатости на сопротивление изогнутых каналов // Промышленная аэродинамика. М., 1953. Сб. №4. С. 177-194.

38. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: Машиностроение. 1992. 672 с.

39. Исаченко В.П., Галин Н.М. Теплоотдача и гидравлическое сопротивление при турбулентном движении жидкости в каналах кольцевого поперечного сечения // Труды МЭИ «Теплообмен и гидравлическое сопротивление», 1965, вып. 53, с. 5-16.

40. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. Учебник для вузов, 3-е изд. перераб. и доп. М.: Энергия, 1975. 488 с.

41. Исданов И.А., Абдурашитов С.А. Некоторые результаты исследования потери давления в местных сопротивлениях трубопроводов нефтеперерабатывающих установок // Известия вузов «Нефть и газ», Баку, 1967, №8, с.38-45 .

42. Калинин Э.К., Дрейцер Г.А., Костюк В.В., Берлин И.И. Методы решения сопряженных задач теплообмена. М.: Машиностроение, 1983. 232 с.

43. Катинас В.И., Жюгжда И.И., Жукаускас А.С. Исследование местной теплоотдачи пластины при переходном режиме течения // Труды АН Лит. ССР, сер.Б, 1971, т. 2 (65).

44. Квитковский Ю. В., Гидравлическое сопротивлениеIплавноизогнутых труб // Труды Моск. ин-та инж. ж.-д. транспорта. 1963, Вып. 176, с. 61-63.

45. Кейс В.М., Лондон А.Л. Компактные теплообменники. М.: Госэнергоиздат, 1962. 160 с.

46. Кириллов А.И., Рис В.В., Смирнов Е.М. Численное моделирование турбулентного течения и теплообмена в трубе с ленточным завихрителем // Сб.трудов II Российской национальной конференции по тепломассообмену. М.: Изд-во МЭИ, 1998, т.6., с. 132-136.

47. Кириллов П.Л., Богословская Г.П. Тепломассообмен в ядерных энергетических установках. М.: Энергоатомиздат, 2000. 456 с.

48. Кириллов П.Л., Юрьев Ю.С., Бобков В.П. Справочник по теплогидравлическим расчетом (ядерные реакторы, теплообменники, парогенераторы), 2-е издание, испр. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1990, 296 с.

49. Клачак А. Теплоотдача в трубах с проволочными и ленточными турбулизаторами. //Теплопередача, 1973, №4, с.134-136.

50. Коваленко Л.М., Глушков А.Ф. Теплообменники с интенсификацией теплоотдачи. М.: Энергоатомиздат, 1986. 238 с.

51. Колыхан Л.И., Павлов Ю.П., Шейнина А.В. Исследование теплообмена и гидравлического сопротивления в узком кольцевом канале // Весщ АН БССР, сер. ф!з.-энерг. навук. 1977. №2. С.84.

52. Костерин С.И., Финатьев Ю.П. О расчете гидравлического сопротивления кольцевых каналов // Инженерно-физический журнал, 1964, №10. С. 6-13.

53. Кумо, Фарелло, Феррари, Палацци. Влияние скрученных лент на теплоотдачу в прямоточных парогенераторах, работающих по противоточной схеме с докритическими параметрами // Теплопередача, 1974, № 3, с. 113.

54. Кутателадзе С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление. Справочное пособие. М.: Энергоатомиздат, 1990. 356 с.

55. Кутепов A.M., Стерман Л.С., Стюшин Н.Г. Гидродинамика и теплообмен при парообразовании. М.: ВШ, 1986. 448 с.

56. Лабунцов Д.А. Обобщение зависимости для теплоотдачи при пузырьковом кипении жидкостей //Теплоэнергетика, 1960, №5, с. 79-81.

57. Ламб Г. Гидродинамика. М., Л.: Гос. изд. технико-теоретической литературы, 1947. 928 с.

58. Лопина Р.Ф., Берглес А.Е. Кипение недогретой воды в потоке, закрученном лентой // Теплопередача, 1973, № 2, с. 142.

59. Лопина Р.Ф., Берглес А.Е. Теплоотдача и потери давления в искуственно закрученном однофазном потоке воды // Теплопередача, сер.С. Труды ASME. М.: Мир, 1970, т.91, №3, с. 158.

60. Лукьянов В.И. Исследование закономерностей течения и теплообмена закрученного потока воздуха в кольцевом канале // Вихревой эффект и его применение в технике. Куйбышев, 1981. С.299-303.

61. Лэндис Ф., Торсен Р. Трение и характеристики теплообмена в турбулентном потоке при наличии больших градиентов температур // Теплопередача, сер.С. Труды ASME. М.: Мир, 1968, т.1, с.91.

62. Мазуров Д. Я., Захаров Г.В. Исследование некоторых вопросов аэродинамики трубных змеевиков//Теплоэнергетика. 1969. №2. С. 39-42.

63. Методы расчета сопряженных задач теплообмена. Калинин Э.К., Дрейцер Г.А., Костюк В.В., Берлин И.И. М.: Машиностроение, 1983. 232 с.

64. Мигай В.К. Повышение эффективности современных теплообменников. Л.: Энергия. Ленинградское отделение, 1980. 143 с.

65. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. Изд. 2-е. М.: Энергия, 1977, 344 с.

66. Петухов Б.С., Генин Л.Г., Ковалев С.А. Теплообмен в ядерных энергетических установках. Учебное пособие для вузов. Под ред. Б.С. Петухова, 2-е изд. перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1986. 548 с.

67. Петухов Б.С., Краснощеков Е.А. О теплообмене в начальном участке трубы со смешанным пограничном слое // В кн.: Теплопередача и тепловое моделирование. М.: Изд-во АН СССР, 1959, с. 187-200.

68. Петухов Б.С., Ройзен Л.И. Обобщенные зависимости для теплоотдачи в трубах кольцевого сечения // Теплофизика высоких температур, 1974, т.12, №3. С.565.

69. Повх И.Л. Аэродинамический эксперимент в машиностроении. Л.: Машиностроение, 1974. 480с.

70. Присняков В.Ф. Кипение. Киев: Наукова думка, 1988. 240 с.

71. Рихтер JI.A. Тяга и дутье на тепловых электростанциях. М., 1962.200 с.

72. Смитберг Е., Лэндис Ф. Трение и характеристики теплообмена при вынужденной конвекции в трубах с завихрителями из скрученной ленты // Теплопередача,сер.С. Труды ASME. М.: Мир.1964. т.1, С.52.

73. Стюшин Н.Г. Новые результаты исследования теплообмена при кипении в трубах //Тепло- и массоперенос. Минск, 1962, т.2, с.114-119.

74. Сударев А.В., Антоновский В.И. Камеры сгорания газотурбинных установок: Теплообмен. Л.: Машиностроение, 1985. 272 с.

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

76. Тарасова Н.В., Орлов В.М. Исследование гидравлического сопротивления при поверхностном кипении воды в трубе // Теплоэнергетика, 1962, №6, с.48.

77. Тарасов Г.И., Щукин В.К. Экспериментальное исследование теплоотдачи в каналах с протяженными интенсификаторами шнекового типа // Тепло- и масссообмен в двигателях летательных аппаратов. Межвузовский сборник, вып. 1, Казань: Изд-во КАИ, 1977. С.40-45.

78. Терехов В.И. Турбулентный тепломассоперенос в ограниченных закрученных потоках // Инженерно-физический журнал. 1987. т.56, №6. С.911.

79. Толубинский В.И. Теплообмен при кипении. Киев: Наукова думка, 1980. 316 с.

80. Трофимович В. В. Потери энергии при турбулентном движении жидкости в отводах // Киев: Сан. техника. 1967, Вып. 5. С. 156-164.

81. Устименко Б.П. Процессы турбулентного переноса во вращающихся течениях. Алма-Ата: Наука, 1977. 226 с.

82. Федынский О. С. Интенсификация теплообмена при течении воды в кольцевом канале // В кн.: Вопросы теплообмена. М.: Изд-во АН СССР, 1959, с. 53-66.

83. Фастовский В.Г., Ровинский А.Е. Исследование теплоотдачи в спиральном канале // Теплоэнергетика, 1957, №1, с.39-41.

84. Халатов А.А. Теория и практика закрученных течений. Киёв: Наукова думка, 1989. 192 с.

85. Ханжонков В.И., Талиев В.Н. Уменьшение сопротивления квадратных отводов направляющими лопатками. М.: Гостехтеоретиздат, 1947. 90с.

86. Хантер Рауз. Механика жидкости для инженеров-гидротехников. М., JL: Госэнергоиздат, 1958. 368 с.

87. Хичир, Бэр. Распределение скорости и статического давления в закрученных воздушных струях, вытекающих из кольцевых и расширяющихся сопел // Теоретическое основы инженерных расчетов, 1964, №4, с.185.

88. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Наука, 1974. 712 с.

89. Щукин В.К. Теплообмен и гидродинамика внутренних потоков в полях массовых сил. М.: Машиностроение, 1970, 195 с.

90. Щукин В.К., Теплообмен и гидродинамика внутренних потоков в полях массовых сил. М.: Машиностроение, 1980, Изд. 2-е. 240 с.

91. Щукин В.К. Обобщение опытных данных по теплопередаче в трубах с ленточными завихрителями // Изв.вузов. Авиационная техника, 1967, №2, с. 119-126.

92. Щукин В.К., Халатов А.А. Теплообмен, массообмен и гидродинамика закрученных потоков в осесимметричных каналах. М.: Машиностроение, 1982. 199 с.

93. Яковлев А.Б., Костенко С.В., Тарасевич С.Э., Болтенко Э.А. Особенности кипения в кольцевых каналах с закруткой потока // Труды XVI

94. Школы-семинара молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А.И. Леонтьева, Санкт-Петербург, 2007, т.1. С.505-508.

95. Яркин А.Н., Ложкин В.В., Чернухина Ю.В. Теплообмен и потери давления на трение в каналах с закрученным потоком // Теплоэнергетика, 1991, №7. С.47.

96. Bergles А.Е. Survey and Evaluation of Techniques to Augment Convective Heat and Mass Transfer //Progress in Heat and Mass Transfer, Vol. 1, 1969, pp. 331-424.

97. Bergles A.E. Enhancement of Heat Transfer // Sixth International Heat Transfer Conference, Toronto, Vol. 1, 1978, pp. 89-108.

98. Bergles A.E., Webb R.L., Junkhan G.H. and Jensen M.K. Bibliography on Augmentation of Convective Heat and Mass Transfer // Heat Transfer Laboratory Report HTL-19, ISU-ERI-AMES-79206, Iowa State University, Ames, IA, May, 1979.

99. Blatt T.A., Adt R.R. The Effects of Twisted-Tape Swirl Generator on the Heat Transfer Rate and Pressure Drop of Boiling Freon 11 and Water // ASME Paper No. 65-WA-42, 1963.

100. Chen J.C. Correlation for Boiling Heat Transfer to Saturated Fluids in Convective Flow. //I&EC Process Design and Development, Vol. 5, No. 3, 1966, pp. 322-329.

101. Deen W.R. The stream-line motion of fluid in a curved pipe (Secondipaper) // Phil. Mag. and J. of Science, 5, 1928.

102. Eifler W. Berechnung der Turbulenten Geschwindigkeitsverteilung und der Wandereibung in konzentrischen Ringsplatten // Warme- und Stoffubertragung. 1969. Bd 2. N 1. S.36.

103. Eskinazi S. and Yen H. An investigation on fully developed turbulent flows in curved channel. //J. of the Aeron. Sci., vol. 23, N 1, 1956, p.23-34.

104. Foure C., Moussez C., and Eidelman D., Technique for Vortex Type Two-Phase Flow in Water Reactors. //Proceedings of the International Conferenceon the Peaceful Uses of Atomic Energy, New York, United Nations, 1965, Vol. 8, pp. 255-261.

105. Gambill W.R., Bundy R.D. High-flux heat transfer characteristics of pure ethylene glycol in axial and swirl flow // A. I. Ch. E. Journal, vol. 9, N 1, 1963, p.55-59.

106. Gambill W. R., Bundy R.D. An Evaluation of the Present Status of Swirl-Flow Heat Transfer // ASME Paper No. 62-HT-42.

107. Herbert L. S., and Sterns U. J. An Experimental Investigation of Heat Transfer to Water in Film Flow. Part II Boiling Runs With and Without Induced Swirl. //Canadian Journal of Chemical Engineering, Vol. 46, 1968, pp. 408-412.

108. Hunsbedt A. and Roberts J. M. Thermal-Hydraulic Performance of a 2MWt Sodium-Heated, Forced Recirculation Steam Generator Model // ASME Journal of Heat Transfer, Vol. 96, 1974, pp. 66-76.

109. Koch R. Druckverlust und Warmeiibergang bei verwirbelter Stromung // VDI Forschungsheft 469, Band 24, 1958, S. 144.

110. Linke W., Kunze H. Druckverlust und Warmevergang im Anlauf der turbulenten Rohrstromung, allgemeine Warmetechnik //Ztschr. fur Warme und Kaltetechnik, 1953, №4, S. 73-79.

111. Morikawa L. Druckverlust in pneumatischen Forderungen von kornigen Gutern bei grossen Gutbelaugen //Bull, of JSME. 1968. Bd. 11. N 45. S. 469-477.

112. Owen W.M. Proceedings of ASCivilE, v. 11, Separate № 88,1951.

113. Padmarajaiah T.P. Pressure lossen in 90°-bends in the region of turbulent flow // J. Instn. Engrs. (India)/Civil Engng Div. 1964. V. 45. Part I. N 1. P. 103-111.

114. Pai R. H., and Pasint D., Research at Foster Wheeler Advances Once-Through Boiler Design. //Electric Light and Power, Jan. 1965, pp. 66-70.

115. Rothfus R.R., Monrad C.C., Sikchi K.G. and oth. Ind. and Eng. Chemistry, v. 47, 1956, p. 913.

116. Sephton H. H. Interface Enhancement for Vertical Tube Evaporators: A Novel Way of Substantially Augmenting Heat and Mass Transfer // ASME Paper No. 71-HT-38, 1971.

117. Shiragami N., Inoue I. Pressure losses in square section bends // J. of chemical Eng. of Japan, 1981, v.14, №3, p.173-177.

118. Tani I. Production of longitudinal vortices in the boundary layer along a concave wall // J. of Geophys. Res., 1962, vol. 67, №8, p.3075-3080.

119. Wattendorf F.L. A study effect of curvature on fully developed turbulent flow // Proc. of the Royal Society of London, 1935, ser. A, vol. 148, p.565-598.