Управління вихровим тепломасообміном в елементах енергетичного обладнання

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorБаскова, Олександра Олександрівна
dc.date.accessioned2020-02-06T13:03:20Z
dc.date.available2020-02-06T13:03:20Z
dc.date.issued2019
dc.description.abstractenThe dissertation is devoted to the problem of controlling the vortex flow structure by structuring the heat transfer surface in order to intensify heat transfer at minimal hydraulic losses in the range of transitional Reynolds numbers in the inlet section of a tube. The influence of the Reynolds number, geometric parameters of the surface and temperature gradient in the near-wall region on thermal and hydraulic processes is considered. The occurrence and development of disturbances in the flow in a wide range of transitional Reynolds numbers is investigated. The range of Reynolds numbers has been determined, in which the introduction of corrugated inserts of the considered configuration improves the energy efficiency. The intensity of perturbations in a non-isothermal flow and isothermal flow at the same Reynolds number were compared. It is shown that the intensification of perturbations in a non-isothermal flow, compared with an isothermal flow at the same Reynolds number, is determined by the value of negative viscosity gradient of the medium relative the tube surface. The classical results of the influence of heat flux direction on values of heat transfer coefficients are numerically confirmed. There was obtained the analytical expression of the velocity profile dependent on the variable value of the medium dynamic viscosity, which has an inflection point inside the thermal boundary layer and satisfies the necessary condition for instability of the flow at decreasing dynamic viscosity of the medium. It is shown that for certain ratios of dimensionless lengths and amplitudes of surface waves related to the tube radius, the corrugated inserts can be both stabilizers of the flow in the tube inlet section, or generators of low-frequency perturbations at the corresponding Reynolds number, leading to an early transition to turbulence. So short-waved corrugated inserts interact weakly with the flow and have little effect on thermal processes in the wake behind them. Corrugated long-waved inserts at certain wavelengths and amplitudes, Reynolds numbers can impose a vortex structure on the flow, leading to a reduced rate of increase of amplitudes of the flow own disturbances. The number of waves in the corrugated insert required to establish a self-similar flow regime, depending on their length, was also determined. The pressure drop values in a tube with a straight corrugated insert are obtained, which exceed the values in a smooth pipe by no more than 4% for configuration k3<0,4, which makes it possible to determine the energy efficiency of pipes with a "non-clutter" type of corrugation by only the values of the Nusselt numbers. At introduction of the corrugated insert of "cluttering" type, the hydraulic resistance increases to 15%. The threshold values of the corrugation wavelength and the corresponding amplitude, at which a significant increase in heat transfer occurs (in corrugated inserts of the "non-clutter type" up to 1.7 times, in corrugated inserts of the "clutter-free type" up to 2.1 times), were determined for the considered range of Reynolds numbers. The features of the vortex flow structure formation at the inlet section of a tube with a twisted corrugated insert at the threshold transitional Reynolds number are shown, in comparison with an axisymmetric corrugation under the same boundary conditions. Evaluation of energy efficiency at introduction of a twisted corrugated insert showed an increase in the heat transfer intensity in the corrugation zone and the tube outlet section up to 1.2 times, at increase in hydraulic resistance by 7%. In the considered range of geometrical parameters of twisted corrugation, the most energy efficient appeared the corrugation with the inclination angle β = 80° at the Reynolds number Re = 5300. It is shown that the local corrugated insert intensifies heat transfer in the wake behind it proportionally to its own length and geometrical parameters of the corrugation. In the case of the “cluttering” corrugation type of the considered geometric parameters, the dimensionless length of the intensified heat transfer zone with respect to the corrugated insert length is twice that of the “non-cluttered” corrugated inserts.uk
dc.description.abstractruДиссертационная работа посвящена исследованию влияния геометрии поверхности, значения числа Рейнольдса и неизотермичности в пристенной области на энергоэффективность начальных участков труб с гофрированными вставками при переходном режиме течения. Было исследовано возникновение и развитие возмущений в потоке в широком диапазоне переходных чисел Рейнольдса и их влияние на теплообменные процессы. Обнаружено, что при определенном соотношении безразмерных длин и амплитуд волн поверхности, отнесенных к радиусу трубы, гофрированные вставки могут быть как стабилизаторами течения на начальном участке трубы, так и генераторами низкочастотных возмущений при соответствующем числе Рейнольдса, что приводит к раннему переходу к турбулентности и интенсификации теплоотдачи. Показано, что энергоэффективность труб с гофрированными вставками «незагромождающего» типа можно определять только через отношение чисел Нуссельта в трубе с гофрированной вставкой и в гладкой трубе, в связи с тем, что дополнительное сопротивление трубы с гофрированной вставкой «незагромождающего» типа не превышает 7 %, в отличие от гофрированных вставок «загромождающего» типа, где дополнительное гидравлическое сопротивление превышает 15%. Определены пороговые значения длины волны гофра и соответствующей амплитуды, угла наклона гофрирования к оси трубы и длины гофрированного участка для определенного значения числа Рейнольдса, при котором достигается наибольшая энергоэффективность гофрированной вставки.uk
dc.description.abstractukДисертаційна робота присвячена дослідженню впливу геометрії поверхні, значення числа Рейнольдса та неізотермічності в пристінній області на енергоефективність початкових ділянок труб з гофрованими вставками при перехідному режимі течії. Було досліджено виникнення та розвиток збурень в потоці в широкому діапазоні перехідних чисел Рейнольдса та їх вплив на теплообмінні процеси. Виявлено, що при певному співвідношенні безрозмірних довжин і амплітуд хвиль поверхні, віднесених до радіусу труби, гофровані вставки можуть бути як стабілізаторами течії на початковій ділянці труби, так і генераторами низькочастотних збурень при відповідному числі Рейнольдса, що призводить до раннього переходу до турбулентності та інтенсифікації тепловіддачі. Показано, що енергоефективність труб з гофрованими вставками «незагромаджуючого» типу можна визначати тільки через відношення чисел Нуссельта в трубі із гофрованою вставкою та в гладкій трубі, в зв’язку із тим, що додатковий опір труби із гофрованою вставкою «незагромаджуючого» типу не перевищує 7%, на відміну від гофрованих вставок «загромаджуючого» типу, де додатковий гідравлічний опір перевищує 15%. Визначено порогові значення довжини хвилі гофра і відповідної амплітуди, кута нахилу гофрування до вісі труби та довжини гофрованої ділянки для певного значення числа Рейнольдса, при якому досягається найбільша енергоефективність гофрованої вставки.uk
dc.format.page32 с.uk
dc.identifier.citationБаскова, О. О. Управління вихровим тепломасообміном в елементах енергетичного обладнання : автореф. дис. … канд. техн. наук. : 05.14.06 – технічна теплофізика та промислова теплоенергетика / Баскова Олександра Олександрівна. – Київ, 2019. – 32 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/31398
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectтечія в трубіuk
dc.subjectгофруванняuk
dc.subjectінтенсифікація тепловіддачіuk
dc.subjectгідравлічний опірuk
dc.subjectструктура течіїuk
dc.subjectзавихреністьuk
dc.subjectградієнт динамічної в'язкості середовищаuk
dc.subjectвихрова структура потокуuk
dc.subjectflow in a tubeuk
dc.subjectcorrugationuk
dc.subjectheat transfer intensificationuk
dc.subjecthydraulic resistanceuk
dc.subjectflow structureuk
dc.subjectvorticityuk
dc.subjectgradient of dynamic viscosityuk
dc.subjectvortex flow structureuk
dc.subjectтечение в трубеuk
dc.subjectгофрированиеuk
dc.subjectинтенсификация теплоотдачиuk
dc.subjectгидравлическое сопротивлениеuk
dc.subjectструктура теченияuk
dc.subjectзавихренностьuk
dc.subjectградиент динамической вязкости средыuk
dc.subjectвихревая структура потокаuk
dc.subject.udc532.526;542uk
dc.titleУправління вихровим тепломасообміном в елементах енергетичного обладнанняuk
dc.typeThesisuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Baskova_aref.pdf
Розмір:
1.76 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.06 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Автореферати (АЕ)
Автореферати (вільний доступ)