Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
Для интенсификации теплоотдачи в трубах используют различные способы [1–3]. В целом их можно разделить на два случая. В первом случае интенсификация теплообмена осуществляется за счет развития поверхности теплообмена. Этого можно достигнуть, например, за счет оребрения внутренней поверхности. Во втором случае интенсификация теплообмена осуществляется путем изменения структуры потока в канале. Для этой цели можно использовать турбулизацию потока, его закрутку [4] и т. д.
В данной работе предлагается для интенсификации теплообмена в трубе подавать воздух в трубу в виде системы закрученных струй. В этом случае происходит существенное изменение внутренней структуры потока. Это выражается в том, что система струй, дает очень неравномерный профиль осевой скорости, что приводит к интенсивному перемешиванию. Наличие закрутки в струях еще более усложняет картину течения и способствует возникновению нерегулярных газодинамических структур. Исходя из этого, можно предположить, что организация течения в цилиндрическом канале в виде системы закрученных струй будет способствовать интенсификации теплообмена.
Для проверки данного предположения было проведено экспериментальное исследование. Экспериментальная установка представляла собой стальную трубу, на концах которой были установлены датчики температуры, с помощью которых определялось изменение температуры потока в трубе. Сама труба помещалась в смесь воды с льдом. В результате температура стенки трубы приблизительно равнялась нулю градусов. По результатам измерения температуры на концах трубы и расходу прокачиваемого через неё воздуха определялся тепловой поток, отводимый от трубы. Вычисляя температурный напор, и зная площадь поверхности трубы, в ходе эксперимента находился коэффициент теплоотдачи. Далее, результаты измерений представлялись в виде критериальных зависимостей числа Нуссельта от числа Рейнольдса.
На первом этапе экспериментального исследования определялся коэффициент теплоотдачи, когда поток в трубе формировался из семи струй, расположенных симметрично относительно оси трубы. Для этого на входе в трубу устанавливалась соответствующая насадка.
На втором этапе в каналы насадки ввинчивались шнековые завихрители, которые обеспечивали закрутку струй, вдуваемых в трубу. Параметр закрутки, определялся по геометрическим характеристикам шнека [5] и был равен 4,8. Длина используемой в эксперименте трубы равнялась L = 1 м, внутренний диаметр трубы был равен d = 40 мм. В данных условиях число Рейнольдса изменялось за счет расхода через трубу в пределах от 11000 до 36000 без закрутки и в пределах от 3000 до 12000 при наличии закрутки.
Экспериментальное исследование показало, что в заданных пределах изменения числа Рейнольдса, число Нуссельта меняется практически линейно. Анализ экспериментальных данных позволяет сделать вывод, что при наличии закрутки интенсивность теплоотдачи увеличивается примерно в два раза.
