ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИКИ И ТЕПЛООБМЕНА В ЭМУЛЬСИОННОМ РЕЖИМЕ ТЕЧЕНИЯ ДВУХФАЗНОГО ПОТОКА «ГАЗ – ЖИДКОСТЬ» ПРИ ТАНДЕМНОМ РАСПОЛОЖЕНИИ НАГРЕТЫХ СФЕР
DOI:
https://doi.org/10.14529/power190202Ключевые слова:
экспериментальное исследование, эмульсионный режим, усиление теплообмена, тандемное расположение, водяная пленкаАннотация
Проведено экспериментальное исследование гидродинамики и теплообмена нагреваемых рядов, тандемно расположенных в цилиндрическом канале с воздушным, а также воздушно-водным эмульсионным режимом течения в качестве рабочей среды. Средняя температура на поверхности регистрировалась при разных значениях основного воздушного течения, скорости течения водяного тумана, теплового потока при постоянном шаговом отношении (y/d = const). Обнаружилось, что интенсивность теплообмена повышается со скоростью течения водяного тумана и понижается с температурой поверхности. Теплообмен усилился по сравнению с однофазным воздушным потоком за счет испарения водяного тумана и прямого проведения тепла водяной пленкой, формирующейся на нагреваемых поверхностях. В целом коэффициент теплообмена удалось повысить примерно на 140, 42 и 10 % в верхнем, среднем и нижнем нагреваемых рядах, соответственно, за счет суспенирования водяного тумана со скоростью потока 111,68 кг·м–2·ч–1. По сравнению с другими значениями скорости в исследуемом диапазоне коэффициент теплообмена повысился на 116, 35 и 10 % соответственно по всем нагреваемым рядам при наибольшем значении скорости. Полученные результаты могут быть полезны при разработке новых конструктивных решений модулей теплообмена.
Скачивания
Библиографические ссылки
Hayashi Y., Takimoto A., Matsuda O. and Kitagawa T. Study on Mist Cooling for Heat Exchanger: Development of High-Performance Mist-Cooled Heat Transfer Tubes. JSME International Journal. Ser. 2, Fluids Engineering, Heat Transfer, Power, Combustion, Thermophysical Properties, 1990, vol. 33, no. 2, pp. 333–339. DOI: 10.1299/jsmeb1988.33.2_333
Hayashi Y., Takimoto A. and Matsuda O. Heat Transfer from Tubes in Mist Flows. Experimental Heat Transfer, 1991, vol. 4, no. 4, pp. 291–308. DOI: 10.1080/08916159108946422
Lee S., Park J., Lee P. and Kim M. Heat Transfer Characteristics during Mist Cooling on a Heated Cylinder. Heat Transfer Engineering, 2005, vol. 26, no. 8, pp. 24–31. DOI: 10.1080/01457630591003718
Kosky P. Heat Transfer to Saturated mist Flowing Normally to a Heated Cylinder. International Journal of Heat and Mass Transfer, 1976, vol. 19, no. 5, pp. 539–543. DOI: 10.1016/0017-9310(76)90167-8
Kuwahara H., Nakayama W. and Mori Y. Heat Transfer from the Heated Cylinders with Various Surfaces in Air/Water Mist Flows. Heat Transfer Res., 1981, vol. 10, pp. 119.
Allais I., Alvarez G. and Flick D. Modelling Cooling Kinetics of a Stack of Spheres during Mist Chilling. Journal of Food Engineering, 2006, vol. 72, no. 2, pp. 197–209. DOI: 10.1016/j.jfoodeng.2004.11.010
Allais I. and Alvarez G. Analysis of Heat Transfer during Mist Chilling of a Packed Bed of Spheres Simulating Foodstuffs. Journal of Food Engineering, 2001, vol. 49, no. 1, pp. 37–47. DOI: 10.1016/S0260-8774(00)00182-5
Wen-Jei Y. and Clark D. Spray Cooling of Air-Cooled Compact Heat Exchangers. International Journal of Heat and Mass Transfer, 1975, vol. 18, no. 2, pp. 311–317. DOI: 10.1016/0017-9310(75)90162-3
Treble, M. An Approximate Calculation of Heat Transfer during Flow of an Air-Water Mist along a Heated Flat Plate. International Journal of Heat and Mass Transfer, 1981, vol.24, no.4, pp. 749–755. DOI: 10.1016/0017-9310(81)90018-1
Song C.H., Lee D.Y., and Ro S.T. Cooling Enhancement in an Air-Cooled Finned Heat Exchanger by Thin Water Film Evaporation. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2003, vol. 46, no. 7, pp. 1241– 1249. DOI: 10.1016/S0017-9310(02)00405-2
Deshmukh A. Design, Development and Fabrication of a Mist Spray Direct Evaporative Cooling System and Its Performance Evaluation. Journal of Thermal Engineering, 2019, pp. 42–50. DOI: 10.18186/thermal.513053
Wang T. and Dhanasekaran T. Calibration of a Computational Model to Predict Mist/Steam Impinging Jets Cooling With an Application to Gas Turbine Blades. Journal of Heat Transfer, 2010, vol. 132, no. 122201. DOI: 10.1115/1.4002394
Bian Q., Wang J., Chen Y., Wang Q. and Zeng M. Numerical Investigation of Mist/Air Impingement Cooling on Ribbed Blade Leading-Edge Surface. Journal of Environmental Management, 2017, vol. 203, pp. 1062–1071. DOI: 10.1016/j.jenvman.2017.05.052
Kudo T., Sekiguchi K., Sankoda K., Namiki N. and Nii S. Effect of Ultrasonic Frequency on Size Distributions of Nanosized Mist Generated by Ultrasonic Atomization. Ultrasonics Sonochemistry, 2017, vol. 37, pp. 16–22. DOI: 10.1016/j.ultsonch.2016.12.019
Kumari N., Bahadur V., Hodes M., Salamon T., Kolodner P., Lyons A. and Garimella S. Analysis of Evaporating Mist Flow for Enhanced Convective Heat Transfer. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2010, vol. 53, pp. 3346–3356. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2010.02.027
Jiang G., Shi X., Chen G. and Gao J. Study on Flow and Heat Transfer Characteristics of the Mist/Steam Two-Phase Flow in Rectangular Channels with 60 deg. Ribs. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2018, vol. 120, pp. 1101–1117. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2017.12.082
Manglik R. and Bergles A. Fully Developed Laminar Heat Transfer in Circular-Segment Ducts with Uniform Wall Temperature. Numerical Heat Transfer, 1994, Part A: Applications, vol. 26, no. 5, pp. 499–519. DOI: 10.1080/10407789408956006
Kline S.J. and McClintock F.A. Describing Uncertainties in Single-Sample Experiments. Mechanical Engineering, 1953, vol. 75, no. 1, pp. 3–8.
Abed A. and Shcheklein S. Investigation of Hydrodynamic Characteristics of Laminar Flow Condition Around Sphere Using PIV System. Journal of Physics: Conference Series, 2018, vol. 1015, no. 032001. DOI: 10.1088/1742-6596/1015/3/032001
Kotsev T. Viscous Flow Around Spherical Particles in Different Arrangements. MATEC Web of Conferences, 2008, vol. 145, no. 03008. DOI: 10.1051/matecconf/201814503008
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
