Теплообмін та гідродинаміка в трубі з завихрювачем часткової закрутки потоку на основі хрестоподібної вставки

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorДоник, Тетяна Василівна
dc.date.accessioned2020-05-25T11:34:49Z
dc.date.available2020-05-25T11:34:49Z
dc.date.issued2013
dc.descriptionРобота виконана в Інституті технічної теплофізики Національної академії наук України, м. Київuk
dc.description.abstractenThe thesis is aimed to the experimental and theoretical (computer) studies of heat transfer, pressure drop, local and vortex structures of the turbulent air flow in a round tube with partial swirl generator, based on the cruciform insert. The partial flow swirl is created Donyk T.V. Heat Transfer and Hydrodynamics in a Tube with Partial Flow Swirl Generator, based on the Cruciform Insert. - Manuscript. The thesis is submitted for a technical sciences candidate degree for the specialty 05.14.06 – “Engineering Thermophysics and Industrial Heat Power Engineering” / Institute for Engineering Thermophysics of National Academy of Sciences of Ukraine. - Kyiv, 2013. The thesis is aimed to the experimental and theoretical (computer) studies of heat transfer, pressure drop, local and vortex structures of the turbulent air flow in a round tube with partial swirl generator, based on the cruciform insert. The partial flow swirl is created Donyk T.V. Heat Transfer and Hydrodynamics in a Tube with Partial Flow Swirl Generator, based on the Cruciform Insert. - Manuscript. The thesis is submitted for a technical sciences candidate degree for the specialty 05.14.06 – “Engineering Thermophysics and Industrial Heat Power Engineering” / Institute for Engineering Thermophysics of National Academy of Sciences of Ukraine. - Kyiv, 2013. The thesis is aimed to the experimental and theoretical (computer) studies of heat transfer, pressure drop, local and vortex structures of the turbulent air flow in a round tube with partial swirl generator, based on the cruciform insert. The partial flow swirl is created near the heat transfer surface by means of bendable elements of 0.01 m height, 0.03 m width and angle of their deviation in the wide range. The swirl generator design provides a wide range of the swirl flow angle near the heat transfer surface. This design was protected by the patent of Ukraine for the useful model. In the experiments the swirl flow angle was varied from 15 to 45 degrees. Preliminary experiments have shown that heat transfer from the tube surface to the cruciform insert by conductivity does exceeds 7%, while the contribution of radiative heat transfer (re-emission) - is not more than 2%. Studies of the in-tube average heat transfer with partial flow swirl have shown that heat transfer augmentation factor varies with a maximum (at φ = 30°) and minimum (at φ = 35°) that is due to specific vortex mixing factor behavor. The pressure drop increases monotonically with a swirl flow angle increase. As a result of the experimental data summarizing the correlations for average heat transfer, pressure drop, and the thermalhydraulic performance were obtained. The summarising of published database have shown that heat transfer intensifiers of a different design having a general mechanism of heat transfer augmentation (flow swirl, flow separation, and vortex mixing) are characterized by the general correlation, based on the Reynolds analogy factor. The in-tube computer simulation with a partial flow swirl has defined some specific features of axial velocity, turbulence and swirl flow angle variations in the near-wall region. Based on the helical line theory, the contribution of individual factors in the heat transfer augmentaion (flow velocity, flow swirl, turbulence, and vortex mixing) has been defined. The results of experimental studies have allowed proposing the new concept of heat transfer intensifier quality coefficient, where the Reynolds analogy factor for the dimpled surface at low Reynolds numbers is used as the basis magnitude. It is shown that for all currently emploted heat transfer intensifiers this coefficient ranges in the slender compass from 0.37 up to 1.0, while for the investigated in this study swirl generators this factor varies from 0.50 to 0.62. The calculation procedure has been developed to predict the in-tube heat transfer and pressure drop with partial flow swirl generator, based on the cruciform insert. The scientific and applied results obtained in this study can be used in the power engineering, thermal engineering, thermal power, mechine-building for design of equipment using the swirl flow concept, and also in the educational courses of technical universities.uk
dc.description.abstractruДиссертация посвящена экспериментальному и теоретическому (компьютерному) исследованию теплообмена, гидравлического сопротивления, локальной и вихревой структуры турбулентного воздушного потока в круглой трубе с завихрителем частичной закрутки потока на основе крестообразной вставки. Частичная закрутка создается около поверхности теплообмена с помощью отгибных элементов высотой 0,01 м, шириной 0,03 м и углом их поворота в широком диапазоне. Конструкция завихрителя обеспечивает широкий диапазон изменения угла закрутки потока у поверхности канала, она защищена патентом Украины на полезную модель. В экспериментах угол закрутки изменялся от 15 до 45 градусов. Предварительные эксперименты показали, что отвод теплоты теплопроводностью от трубы в крестообразную вставку составляет не более 7%, а вклад радиационного теплообмена (переизлучения) - не превышает 2%.Исследования среднего теплообмена в трубе с завихрителем частичной закрутки потока показали, что фактор интенсификации теплообмена изменяется по кривой с максимумом (φ=30°) и минимумом (φ=35°), что обусловлено соответствующим поведением фактора вихревого перемешивания потока. Гидравлическое сопротивление монотонно увеличивается с ростом угла закрутки потока. В результате обобщения опытных данных получены обобщенные уравнения подобия для среднего теплообмена и гидравлического сопротивления, а также данные по теплогидравлической эффективности исследованных завихрителей. Обобщение опубликованной базы данных показало, что интенсификаторы теплообмена различной конструкции, имеющие общий механизм интенсификации теплообмена за счет закрутки, отрыва потока и вихревого перемешивания, характеризуются общей зависимостью по фактору аналогии Рейнольдса. Компьютерное моделирование потока в трубе с частичной закруткой, позволило выявить особенности изменения скорости потока, турбулентности и угла закрутки в пристенной области и на основе теории винтовой линии определить вклад отдельных составляющих (скорость потока, закрутка, турбулентность, вихревое перемешивание) в интенсификацию теплообмена. На основе выполненных исследований впервые предложено понятие коэффициента качества интенсификатора теплообмена, где базовым является фактор аналогии Рейнольдса для поверхностных углублений при низких числах Рейнольдса. Показано, что все используемые в современной практике интенсификаторы характеризуются изменением этого коэффициента в узком диапазоне - от 0,37 до 1,0, а для исследованных завихрителей частичной закрутки потока коэффициент качества изменяется от 0,50 до 0,62. На основе выполненных исследований разработана методика расчета среднего теплообмена и гидравлического сопротивления в трубе с завихрителем частичной закрутки потока на основе крестообразной вставки. Полученные в работе научные и прикладные результаты могут быть использованы в энергетике, теплоэнергетике, теплотехнике, машиностроении при создании аппаратов с интенсификацией теплообмена за счет закрутки потока, а также в учебных курсах теплоэнергетических специальностей технических университетовuk
dc.description.abstractukДисертація присвячена експериментальному і теоретичному (комп'ютерному) дослідженню теплообміну, гідравлічного опору, локальної та вихрової структури турбулентного повітряного потоку в круглій трубі з завихрювачем часткової закрутки потоку на основі хрестоподібної вставки. Часткова закрутка створюється поблизу поверхні теплообміну за допомогою відігнутих елементів висотою 0,01 м, шириною 0,03 м і кутом їх повороту в широкому діапазоні. Конструкція завихрювача забезпечує широкий діапазон зміни кута закрутки потоку поблизу поверхні каналу, вона захищена патентом України на корисну модель. В експериментах кут закрутки змінювався від 15 до 45 градусів. Попередні експерименти показали, що відведення теплоти теплопровідністю від труби в хрестоподібну вставку становить не більше 7%, а внесок радіаційного теплообміну (перевипромінювання) - не перевищує 2%. Дослідження середнього теплообміну в трубі з завихрювачем часткової закрутки потоку показали, що фактор інтенсифікації теплообміну змінюється по кривій з максимумом (φ = 30°) і мінімумом (φ = 35°), що обумовлено відповідною поведінкою фактора вихрового перемішування потоку. Гідравлічний опір монотонно збільшується з ростом кута закрутки потоку. В результаті узагальнення дослідних даних отримано рівняння подібності для середнього теплообміну та гідравлічного опору, а також дані для теплогідравлічної ефективності досліджених завихрювачів. Узагальнення опублікованої бази даних показало, що інтенсифікатори теплообміну різної конструкції, що мають загальний механізм інтенсифікації теплообміну за рахунок закрутки, відриву потоку і вихрового перемішування, характеризуються єдиною залежністю для фактора аналогії Рейнольдса. Комп'ютерне моделювання потоку в трубі з частковою закруткою, дозволило виявити особливості зміни швидкості потоку, турбулентності і кута закрутки області поблизу стінки та на основі теорії гвинтової лінії визначити внесок окремих складових (швидкість потоку, закрутка, турбулентність, вихрове перемішування) в інтенсифікацію теплообміну. На основі виконаних досліджень вперше запропоновано поняття коефіцієнта якості інтенсифікатора теплообміну, де базовим є фактор аналогії Рейнольдса для поверхневих заглибин при низьких числах Рейнольдса. Показано, що всі використовувані в сучасній практиці інтенсифікатори характеризуються зміною цього коефіцієнта у вузькому діапазоні - від 0,37 до 1,0, а для досліджених завихрювачів часткової закрутки потоку коефіцієнт якості змінюється від 0,50 до 0,62. На основі виконаних досліджень розроблено методику розрахунку середнього теплообміну і гідравлічного опору в трубі з завихрювачем часткової закрутки потоку на основі хрестоподібної вставки. Отримані в роботі наукові та прикладні результати можуть бути використані в енергетиці, теплоенергетиці, теплотехніці, машинобудуванні при створенні апаратів з інтенсифікацією теплообміну за рахунок закрутки потоку, а також у навчальних курсах теплоенергетичних спеціальностей технічних університетівuk
dc.format.page24 с.uk
dc.identifier.citationДоник, Т. В. Теплообмін та гідродинаміка в трубі з завихрювачем часткової закрутки потоку на основі хрестоподібної вставки : автореф. дис. … канд. техн. наук : 05.14.06 – технічна теплофізика та промислова теплоенергетика / Доник Тетяна Василівна. – Київ, 2013. – 24 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/33728
dc.language.isoukuk
dc.publisherНаціональна академія наук України Інститут технічної теплофізикиuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectзавихрювач часткової закрутки потокуuk
dc.subjectхрестоподібна вставкаuk
dc.subjectтеплообмінuk
dc.subjectгідродинамікаuk
dc.subjectтеплогідравлічна ефективністьuk
dc.subjectкоефіцієнт якостіuk
dc.subjectpartial swirl flow generatoren
dc.subjectcruciform inserten
dc.subjectheat transferen
dc.subjectpressure dropen
dc.subjectthermal-hydraulic performanceen
dc.subjectquality factoren
dc.subjectзавихритель частичной закрутки потокаru
dc.subjectкрестообразная вставкаru
dc.subjectтеплообменru
dc.subjectгидродинамикаru
dc.subjectтеплогидравлическая эффективностьru
dc.subjectкоэффициент качестваru
dc.subject.udc532.5.013.12uk
dc.titleТеплообмін та гідродинаміка в трубі з завихрювачем часткової закрутки потоку на основі хрестоподібної вставкиuk
dc.typeThesisuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Donyk_aref.pdf
Розмір:
1.38 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 (ФЕС)