Теплообмін при обтіканні неізотермічних розвинених поверхонь

де - радіус рукава на виході з філ'єри, - радіус рукава і координата плівки на лінії кристалізації.

В розрахунках визначено локальні характеристики теплопереносу для рукавної полімерної плівки при ламінарному і турбулентному режимах течії повітря та вивчено вплив відривних зон на умови її охолодження. Отримано задовільну відповідність температурних розподілів у плоскій і рукавній полімерних плівках, визначених у розрахунках, з експериментальними даними УкрНДІпластмаш Мінхіммашу України. Максимальне відхилення між ними не перевищують 15 %.

Для багатошарової рукавної полімерної плівки при двосторонньому струминному її охолодженні умови течії і теплообміну на поверхні аналогічні тим, що мають місце для одношарових плівок. Розв'язок спряженої задачі теплопереносу в цьому випадку зводиться до розрахунку системи нелінійних інтегро-диференційних рівнянь. При чисельному розв'язку цих рівнянь досліджено вплив на умови охолодження композитних полімерних плівок таких факторів: швидкості руху плівки, товщини і теплофізичних властивостей полімерних шарів, величини швидкостей та режимів течій при двосторонньому обдуві поверхні, геометрії розташування щілинних каналів в системі охолодження. Аналіз умов теплообміну та отриманих результатів розрахунку спряженої задачі теплопереносу показує, що для інтенсифікації процесів охолодження рукавної одношарової чи багатошарової полімерної плівки необхідно забезпечитити турбулентний режим течії на поверхні плівки і зменшити розміри зон відривних течій. Для рівномірного охолодження композитної плівки по її товщині потрібно створити приблизно однакові умови теплообміну на внутрішній і зовнішній поверхнях. На основі розроблених пакетів програм чисельного розрахунку було вдосконалено існуючі конструкції та підвищено продуктивність установок для виробництва полімерних плівок.

В шостому розділі представлено методику і результати власних експериментальних досліджень закономірностей теплопереносу та впливу різних факторів на умови тепловіддачі розвинених поверхонь, що мають високу ефективність, і проведено їх оптимізацію. Розроблено експериментальну установку для визначення теплових характеристик плоских вертикальних поверхонь з неперервним плоскопаралельним і дискретним оребренням за умов вільної конвекції. Установка складається з масивної мідної плоскої вертикальної основи, яка має нагрівальне джерело та канавки для запаювання ребер, виготовлених із сталі. На поверхні основи, по висоті ребер і в зовнішньому повітряному середовищі були розташовані термопари для вимірювання температур у різних перерізах по висоті системи. Дискретні ребра розміщувались в шаховому порядку. У процесі вимірів мінялася потужність теплового джерела та величина міжреберної відстані = 4, 9, 14, 19, 29 мм. Проведено детальне дослідження локальних температурних розподілів на поверхні окремих ребер і основи по висоті системи, загальних теплових потоків, відведених оребреною стінкою, та ступеня інтенсифікації теплообміну в залежності від температурних напорів і геометричних характеристик поверхні.

В результаті обробки експериментальних даних отримано критеріальні залежності для усереднених чисел Нуссельта на поверхні з неперервним оребренням

(14)

і дискретним оребренням

(15)

Формули (14), (15) справедливі, відповідно, в діапазонах зміни параметрів та при . Максимальне відхилення дослідних значень від розрахованих за залежностями (14), (15) не перевищує 20 %. Показано, що перевага дискретного оребрення в порівнянні з неперервним оребренням виявляється за умови де - гідравлічний діаметр каналу. Теплова ефективність дискретного оребрення у порівнянні з неперервним при одинаковій площі поверхні зростає зі збільшенням значень параметра , причому ступінь інтенсифікації досягає 50-70 %.

На основі залежностей (14), (15) проведено оптимізацію поверхонь з неперервним і дискретним оребренням та отримано оптимальні міжреберні відстані , для яких тепловідвід з одиниці площі поверхні буде максимальним. Порівняння значень отриманих для неперервного оребрення з відомими в публікаціях для ізотермічних поверхонь показало, що величина для неізотермічних поверхонь дещо вища. Відхилення зростає зі збільшенням параметра і може досягати 40%. Як випливає з розрахунків, для поверхонь з дискретним оребренням міжреберні відстані потрібно вибирати більшими, ніж для неперервного оребрення.

Проведено детальне експериментальне дослідження тепловіддачі циліндричної поверхні з горизонтальною орієнтацією при наявності поперечного розрізного оребрення для умов вільної конвекції. Вивчено вплив теплофізичних властивостей і геометричних характеристик оребрення на умови теплообміну. У діапазоні зміни параметрів = 6,1510 - 1,4210,. = 0,83 - 1,69 і = 5,2810 - 4,8310 досліджено тепловіддачу ребристих поверхонь, виготовлених з міді, латуні, вуглецевої та неіржавіючої сталі. При варіюванні величини потужності теплового джерела та розмірів оребрення визначено сумарний тепловідвод і температурні розподіли по висоті ребер, що мають різний кут нахилу на циліндричній поверхні, а також проведено порівняння їх теплової ефективності. Для осереднених по оребреній поверхні коефіцієнтів тепловіддачі отримано критеріальну залежність

(16)

Максимальне відхилення експериментальних даних і значень, обчислених за формулою (16), не перевищує 15%. Показано, що використання розрізного оребрення в 1,5 - 2,7 рази інтенсифікує теплообмін у порівнянні з поверхнею, що має неперервне кільцеве оребрення. В результаті чисельних розрахунків на основі залежності (16) побудовано номограму, що дає змогу для вибраного матеріалу оребрення і заданої питомої потужності тепловиділення на поверхні безпосередньо визначати геометричні розміри оребрення, які потрібно вибирати при конструюванні теплообмінників.

Для ряду теплообмінників, наприклад, акумуляторів теплоти, вільноконвективний теплообмін на поверхні супроводжується фазовими перетвореннями в зовнішньому середовищі. Проведено детальне експериментальне дослідження теплопереносу в об'ємі теплоакумулюючого матеріалу (ТАМу), що заповнює кубічну теплоізольовану камеру, у який вміщено горизонтально розташований циліндричний тепловий електричний нагрівач (ТЕН), що має поперечне розрізне сталеве оребрення або гладку поверхню. В дослідній установці при виборі ТАМу як робоче тіло було використано парафін. Вивчено динаміку процесів теплопереносу при плавленні ТАМу та визначено профілі межі розділу тверде тіло - розплав для ТАМу в різні моменти часу. Температурні поля у ТАМі визначались за допомогою пересувної сітки, що складалась з 36 термопар, розташованих у її вузлах. Це дало змогу визначати температуру в об'ємі ТАМу з інтервалом 4 мм. Внаслідок проведених досліджень встановлено три стадії теплопереносу в процесі плавлення ТАМу: 1) стадія, де переважаючим є кондуктивний переніс теплоти від джерела до ТАМу; 2) стадія розвиненої вільної конвекції розплавленого матеріалу та інтенсивного плавлення ТАМу; 3) стадія перегріву рідкої фази і повільного плавлення твердої фази ТАМу, розташованого під нагрівачем. Характер зміни усередненого по поверхні числа Нуссельта для гладкого та оребреного нагрівача в різні моменти часу приведений на рис.18.

Для стадії інтенсивного плавлення ТАМу отрима-но критеріальні залежності для оребреної поверхні

, (17)

і гладкої поверхні

, (18)

відповідно, у діапазонах зміни значень числа Релєя = 410- 10 і = 710 - 310 при ; . Відносні відхилення значень числа , обчислених за допомогою формул (17), (18), та отриманих в експериментальних дослідженнях не перевищують 5-10%. Порівняння залежностей (17) і (18) показує, що використання розрізного оребрення призводить до інтенсифікації теплопереносу від теплового джерела до речовини, що плавиться в 1,8-2,8 рази. Про це свідчить і динаміка зростання маси розплавленого ТАМу, яка представлена на рис. 19. На рисунку приведені також експериментальні дані, отримані Бетцелем Т. і Біром Х. при плавленні -ейкозану довкола гладкої труби. Як випливає з порівняння залежностей 1 і 3, наявність розрізного оребрення на поверхні циліндра призводить до значної інтенсифікації процесів плавлення ТАМу. Встановлено, що вплив оребрення найбільш істотний у фазі розвиненої конвекції з інтенсивним плавленням ТАМу.

Результати проведених досліджень показують, що для інтенсифікації процесу плавлення ТАМу теплові джерела потрібно розміщувати в нижній частині об'єму, що дає змогу значно скоротити час, необхідний для повного його розплавлення.

На основі проведених в дисертаційній роботі розрахунків складено таблицю, у якій наведено порівняння ступеня інтенсифікації теплообміну, габаритних і вагових показників для поверхонь різного типу з дискретним, розрізним, неперервним оребренням та при його відсутності. В таблиці наведено також величину відхилень в значеннях коефіцієнтів тепловіддачі, які можна отримати при використанні спрощених моделей розрахунку. Як витікає з порівняльного аналізу, застосування нових типів оребрення дозволяє значно підвищити теплову ефективність, скоротити розміри та зменшити вагу оребрених поверхонь, що використовуються при конструюванні теплообмінників різного призначення.

На базі проведених досліджень розроблено і спроектовано нові вдосконалені конструкції теплообмінних установок з поліпшеними габаритними, ваговими та вартісними показниками, опис яких наведено в Додатку. Розроблено такі теплообмінні апарати та установки: водогрійні котли конденсаційного типу, електрокалорифери та теплові акумулятори для обігріву житлових і громадських приміщень та салонів автотранспорту, утилізатори теплоти викидних газів дизель-генераторів когенераційних установок, регенератори для ГТУ компресорних станцій магістральних газопроводів. Вдосконалено конструкції теплообмінного устаткування для виробництва рукавних і плоских полімерних плівок.

Розроблені нові конструкції теплообмінників та інше теплове устаткування було впроваджено на ЗАТ "Машзавод", м. Новогродовка Донецької обл., СКБ НВО “Електронагрівач" м. Фастів Київської обл., КІДАЗ "Авіант" м. Киів, ВАТ “Південтрансенерго” м. Запоріжжя, НВФ “Пластмодерн” м. Київ. Сумарний економічний ефект від результатів впровадження складає 3 584 тис. грн. з очікуваним річним економічним ефектом у розмірі 1 104,1 тис. грн.

Висновки

В дисертаційній роботі отримано такі наукові результати:

1. Запропоновано узагальнений підхід до моделювання процесів спряженого теплообміну та гідродинаміки на розвинених поверхнях і на його базі виконано комплекс теоретичних та експериментальних досліджень теплопереносу для різних типів оребрення (поздовжнє у неперервному і дискретному шаховому виконанні, плавникове, поперечне кільцеве і розрізне, дискретне нахилене оребрення, зокрема типу “ялинка”, оребрення у вигляді шипів та ін.) стосовно до різноманітних фізичних ситуацій, що характеризуються різними гідродинамічними умовами течії теплоносіїв (вільна і вимушена конвекція, ламінарний і турбулентний режими течії, одностороннє або двостороннє обтікання поверхні), наявністю і відсутністю забруднюючих відкладень та захисних покриттів і т.д. Отримані результати досліджень покладено в основу розробки оригінального високоефективного теплоенергетичного обладнання різного призначення.

2. Шляхом теоретичного дослідження спряженого теплопереносу для широкого класу розвинених поверхонь розроблено ряд нових наукових положень у вигляді:

а) сукупності уточнених математичних моделей, що відповідають даним гідродинамічним, теплофізичним та геометричним умовам ;

б) спеціалізованої методики розрахунку, яка базується на використанні інтегральних методів розв'язку вихідних рівнянь переносу;

в) загальних закономірностей впливу неізотермічності поверхні обтікання на теплові характеристики процесів, що вивчаються, та оцінок відхилень, які виникають при розрахунку локальних та інтегральних теплових характеристик з використанням спрощених моделей, що не враховують цього впливу або базуються на застосуванні усереднених коефіцієнтів тепловіддачі.

3. Виконано комплекс експериментальних досліджень локальних та загальних характеристик теплового стану різноманітних розвинених поверхонь і теплоносіїв за умов вільної конвекції в широкому діапазоні зміни таких параметрів як: температурні напори (від 15⁰С до 450⁰С); геометричні характеристики оребрених поверхонь (розміри ребер, величина міжреберного проміжку, кількість ребер по висоті несучої поверхні та ін.); матеріал оребрення (вуглецева та неіржавіюча сталь, латунь, мідь); вид теплоносія (повітря, парафін).

4. В результаті розв'язування спряжених задач теплообміну для умов вільної конвекції встановлено наступне:

а) стосовно поздовжнього оребрення в неперервному та дискретному шаховому виконанні на вертикальній плоскій несучій поверхні для діапазону зміни чисел ; ; ; ; :

- вплив неізотермічності, обумовленої спряженою постановкою задачі, призводить до зниження середнього по поверхні значення числа для повздовжнього оребрення у неперервному виконанні на 10-15% і на 30-40% при його дискретному виконанні;

- застосування повздовжнього дискретного оребрення порівняно з неперервним при однакових розмірах як несучої вертикальної, так і загальної тепловіддаючої поверхні та інших однакових параметрах забезпечує інтенсифікацію теплообміну в 1,5-1,8 рази;

б) для поперечного розрізного оребрення на циліндричній основі з горизонтальною орієнтацією в діапазоні зміни чисел ; ; ; :

- розрізне оребрення порівняно з кільцевим за однакових вихідних умов дає можливість інтенсифікувати теплоперенос в 1,5-3 рази;

- негативний вплив супутних потоків на тепловіддачу розрізних ребер можна суттєво зменшити шляхом застосування розроблених спеціальних технічних рішень;

в) стосовно запропонованих високоефективних конструкцій поверхонь з дискретним нахиленим оребренням:

- ступінь інтенсифікації теплообміну для таких поверхонь у порівнянні з поздовжнім неперервним оребренням досягає 2-2,6 рази;

- серед поверхонь з дискретним нахиленим оребренням найбільшою тепловою ефективністю характеризуються поверхні типу “ялинка”; для яких визначено оптимальні геометричні характеристики та діапазон зміни конструктивних параметрів, у якому ефективність запропонованих поверхонь перевищує відповідні показники дискретного оребрення з шаховим розташуванням.

5. На основі теоретичних досліджень теплообміну шахових оребрених трубних пучків при спряженій постановці задачі за умов вимушеної конвекції та двохстороннього їх обтікання встановлено наступне:

а) для труб з плавниковим оребренням при перехресній течії теплоносіїв в діапазоні зміни параметрів ; ; ; ; ; ; :

- ступінь відхилення між локальними значеннями коефіцієнтів тепловіддачі на зовнішній поверхні, що отримані на базі спряженої та спрощеної постановок задач, залежить від величини та характеру зміни температурного градієнта в напрямку течії наступним чином - при зростаючому температурному градієнті має місце заниження, а при падаючому - завищення коефіцієнтів порівняно з даними для ізотермічної поверхні; величина відхилення зростає із збільшенням градієнта температури і для локальних значень досягає 20-50%, а для сумарних відведених теплових потоків складає 10-17%;

- вплив неізотермічності на значення локальних коефіцієнтів тепловіддачі на внутрішній поверхні труб не перевищує 10-15%;

б) для труб з кільцевим оребренням в умовах протитечії теплоносіїв в діапазоні зміни параметрів ; ; ; ; ; ; ; :

- при співвідношенні розрахунки за спрощеними моделями в області зміни характеристичного параметра призводять до заниження на 30-40%, а при до завищення на 20-30% величини теплової ефективності оребрення порівняно з даними, що відповідають спряженій задачі; для останньої при на зовнішній поверхні обтікання спостерігається ефект обернення теплового потоку в приторцевих ділянках ребер;

- при співвідношенні відхилення для локальних значень , що відповідають спряженій та спрощеній моделям, становлять 30-50%,

- нехтування фактором неізотермічності, що обумовлений спряженою постановкою задачі, призводить до суттєвого заниження локальних значень коефіцієнтів тепловіддачі на внутрішній поверхні труби - похибка складає 30-50%.

6. Запропоновано нову вдосконалену методику теплового розрахунку розвинених поверхонь при наявності забруднюючих відкладень або захисних покриттів. На базі вказаної методики отримано ряд чисельних та аналітичних розв'язків відповідних задач теплопереносу. При цьому:

а) встановлено, що для шахового пучка труб з плавниковим оребренням із рівномірним покриттям малої теплопровідності інтегральні та локальні характеристики теплообміну, що відповідають спряженій та спрощеній постановкам задачі, суттєво відрізняються між собою; при цьому для сумарних відведених теплових потоків відхилення становлять 30-40%, а для локальних коефіцієнтів тепловіддачі можуть перевищувати 100%;

б) виконано чисельне моделювання та проведено експериментальне дослідження процесів теплопереносу для шахового пучка труб з поздовжнім оребренням при наявності змінного за товщиною забруднюючого відкладення;

в) отримано аналітичні розв'язки задач переносу тепла для розвинених поверхонь різної конструкції (плоских стінок з поздовжнім оребренням та оребренням у вигляді шипів, труб з поперечним кільцевим оребренням) при наявності рівномірного покриття низької теплопровідності та усереднених значеннях коефіцієнтів тепловіддачі на внутрішній та зовнішній поверхнях; проведено оптимізацію поздовжньо оребрених стінок з покриттям.

7. На базі запропонованого узагальненого підходу до розв'язку спряжених задач теплообміну створено пакети програм для чисельного розрахунку теплопереносу для багатошарових рукавних полімерних плівок при струминному їх охолоджені та плоских плівок, охолоджуваних на барабані. Встановлено, що розрахунки за спрощеними методиками суттєво завищують локальні значення коефіцієнтів тепловіддачі та призводять до значної похибки щодо температурних розподілів у плівках, які досягають 30-40%. Розроблено обгрунтовані технологічні рекомендації, які дали можливість суттєво підвищити продуктивність установок для виробництва полімерних плівок.

8. При експериментальних дослідженнях теплопереносу для оребрених поверхонь за умов вільної конвекції встановлено загальні закономірності теплообміну та отримано такі результати:

а) для повздовжнього неперервного і дискретного шахового сталевого оребрення на вертикальних стінках в діапазоні зміни параметрів ; ; :

- одержано критеріальні залежності числа від та показано, що дискретне оребрення за тепловою ефективністю має переваги порівняно з неперервним оребренням при умові ;

- встановлено, що оребрення в дискретному виконанні інтенсифікує теплообмін порівняно з оребренням у неперервному виконанні в 1,5-1,7 рази;

- показано, що величини оптимальних міжреберних проміжків для поздовжніх неперервних ребер на 20-40% перевищують відповідні значення в ізотермічних умовах; для дискретного оребрення величина на 30-40% вища від для неперервного оребрення;

б) для поперечного розрізного оребрення, виготовленого з різних матеріалів (вуглецева та неіржавіюча сталь, латунь, мідь), на циліндричних поверхнях з горизонтальною орієнтацією в діапазоні зміни параметрів ; ; ; ; :

- запропоновано критеріальну залежність числа від вказаних параметрів та відповідне номограмне представлення;

- встановлено закономірності впливу теплофізичних властивостей матеріалу та геометричних розмірів оребрення на температурні режими досліджуваних поверхонь;

- виявлено, що інтенсивність теплообміну для поверхонь з розрізним оребренням перевищує відповідні показники для поверхонь з кільцевим оребренням в 1,5-2,7 рази;

в) для теплових акумуляторів на базі ТЕНів з поперечним розрізним оребренням та акумулюючим матеріалом типу парафіну вивчено ряд теплофізичних аспектів робочих процесів цього обладнання в діапазоні зміни параметрів ; ; :

- досліджено динаміку фазових перетворень та встановлено наявність трьох стадій теплопереносу, що характеризуються різними механізмами теплообміну;

- отримано критеріальні залежності числа від на стадії розвиненої вільної конвекції розплавленого ТАМу;

- показано, що ступінь інтенсифікації теплообміну для поверхонь з оребренням порівняно з гладкою поверхнею складає 1,8-2,8 рази ;

- розроблено рекомендації щодо оптимального розміщення теплових джерел в об'ємі ТАМу.

9. Результати теоретичних та експериментальних досліджень використано при розробці нових конструкцій котлів конденсаційного типу, калориферів для обігріву житлових, громадських приміщень та салонів автотранспорту, установок для виробництва полімерних плівок та іншого теплообмінного устаткування з підвищеною тепловою ефективністю і покращеними габаритними, масовими та вартісними показниками.

Основні результати дисертації опубліковані в роботах

1. Горобець В.Г., Фіалко Н.М. Вільноконвективний спряжений теплообмін вертикальних поверхонь з неперервним оребренням // Доповіді НАН України - 2002. - №3. - С.91-97.

2. Горобець В.Г., Фіалко Н.М. Теплообмін дискретно оребрених поверхонь при вільній конвекції // Доповіді НАН України - 2002. - №4. - С.97-103.

3. Горобец В.Г. Сопряженный теплообмен при обтекании прямых ребер различного профиля // Пром. теплотехника.- 1986.- Т.8. - №1. - С.43-46.

4. Горобец В.Г. Конвективный сопряженный теплообмен пластинчатых ребер с покрытием // В кн.: Тепломассообменные процессы. - Киев. - 1986. - С. 150-155.

5. Гречанный О.А., Дорфман А.Ш., Горобец В.Г. Сопряженный теплообмен и эффективность поперечно обтекаемых плоских оребренных поверхностей в условиях вихреобразований // Теплофиз. выс. температур. - 1986. - Т.24. - №5. - С. 900-906.

6. Горобец В.Г., Платонов А.Г. Тепловой расчет и оптимизация продольно оребренных поверхностей, подверженных влиянию внешних загрязнений // В кн.: Теплообмен в технологических процессах. - Киев. - 1988. - С. 108-117.

7. Горобец В.Г. Сопряженный теплообмен составных ребер при наличии застойных зон // В кн.: Процессы переноса в однородных и неоднородных средах. - Киев. - 1989. - С. 122-129.

8. Горобец В.Г., Сенатос В.А. Сопряженный теплообмен движущихся полимерных пленок при струйном их обтекании // Теор. основы хим. технологии. - 1992. - Т. 26. - №5. - С. 698-706.

9. Горобец В.Г. Сопряженный конвективный теплообмен кольцевых ребер при поперечном их обтекании // Прикл. механика и техн. физика. - 1993. - Т. 34. - №3. - С. 108-115.

10. Трепутнев В.В., Горобец В.Г., Менделеев В.В. Исследование влияния загрязняющих отложений при утилизации теплоты отработанных газов ДВС на интенсивность теплоотдачи оребренных поверхностей нагрева // Silniki spalinowe. - 1994. - V. 33. - N111. - P. 41-48.

11. Горобец В.Г. Локальные и интегральные характеристики пластинчатого ребра с малотеплопроводным покрытием // Пром. теплотехника. 1995. - Т. 17. - №4. - С. 23-28.

12. Горобец В.Г., Трепутнев В.В. Теплообмен и движение межфазной границы при плавлении теплоаккумулирующего материала около горизонтального теплового источника с разрезным оребрением // Теплофиз. выс. температур. - 1995. - Т. 33. -№4. - С. 588-593.

13. Трепутнев В.В., Горобец В.Г., Черняков А.Г. Исследование теплоотдачи на горизонтальной обогреваемой трубе с поперечным разрезным оребрением в условиях естественной конвекции // Теплоэнергетика. - 1997.- №9.- С.39-42.

14. Трепутнев В.В., Горобец В.Г. Экспериментальное исследование теплоотдачи вертикальных поверхностей с непрерывным оребрением при естественной конвекции // Пром. теплотехника. - 1998. - №6. - С. 19-24.

15. Горобец В.Г., Трепутнев В.В. Экспериментальное исследование теплоотдачи вертикальных поверхностей с дискретным оребрением при естественной конвекции // Пром. теплотехника. - 1999. - №1. - С. 55-60.

16. Горобець В.Г. Спряжений теплообмін полімерних плівок, охолоджуваних на ба-рабані // Доповіді НАН України. - 2001. - №7. - С. 87-94.

17. Горобец В.Г. Оптимальная геометрия вертикальных поверхностей с наклонным дискретным оребрением в условиях естественной конвекции // Пром. теплотехника. - 2001. - Т.23. - №6. - С.33-39.

18. Горобец В.Г. Исследование теплопереноса в составной оребренной стенке // Пром. теплотехника. - 2002. - Т.24. - №1 - С.24-28.

19. Горобец В.Г. Исследование сопряженного теплообмена охлаждаемых полимерных пленок при струйном прижиме их к барабану // Инж.-физ. журнал - 2002. - Т.75. - №3. - С.82-88.

20. Горобец В.Г. Теплоперенос для вертикальных поверхностей с дискретными ребрами при естественной конвекции // Инж.-физ. журнал - 2002.- Т.75. - №5. - С.100-107.

21. Горобец В.Г. Теплообмен цилиндрических поверхностей с поперечным разрезным оребрением при свободной конвекции // Инж.-физ. журнал - 2002. - Т.75. - №6.- С.81-88.

22. Горобец В.Г. Сопряженный теплообмен многослойных полимерных пленок при струйном охлаждении // Пром. теплотехника. - 2002. - №4. - С.48-56.

23. Горобец В.Г. Сопряженный теплообмен вертикальных поверхностей с непрерывным оребрением при естественной конвекции // Энергетика. - Изв. РАН. - 2003. - № 3. - С.132-140.

24. Горобец В.Г. Оптимальные размеры продольно оребренных стенок с покрытием // Пром. теплотехника, 2003, № 4, с. 65 - 67.

25. Горобец В.Г. Сопряженный теплообмен пучка труб с кольцевым оребрением // Пром. теплотехника, 2003, № 4, приложение, с. 378 - 381.

26. Горобець В.Г., Трепутнєв В.В. Теплообмінна поверхня. - Патент на винахід. - №22056А від 30.04.1998. - Бюл. №2.

(Особистий внесок - ідея нових конструкцій оребрених поверхонь, їх розрахунок та вибір оптимальних розмірів).

27. Горобець В.Г. Теплообмінна поверхня. - Патент на винахід. - №32169 від 15.12.2000 р. - Бюл. №7-ІІ.

28. Горобец В.Г., Гречанный О.А. Расчет коэффициентов теплоотдачи и тепловой эффективности композитных пластинчатых ребер // Ред Инж.-физ. журнала. - Минск. - 9с. - Деп. в ВИНИТИ 12.05.87 г., №3394-В87.

29. Горобец В.Г., Трепутнев В.В. Исследование условий теплообмена и эффективности теплообменников с непрерывным и дискретным оребрением при утилизации теплоты отходящих газов // В кн.: Проблемы тепло- и массообмена в процессах и аппаратах при использовании вторичных энергоресурсов и альтернативных источников энергии. - Матер. Междунар. школы-семинара. - Минск. - 1990. - С. 136-142.

30. Трепутнев В.В., Горобец В.Г. Исследование условий теплоотдачи электрических нагревателей с непрерывным и дискретным оребрением // Тезисы докл. научно-практ. конф. "Сельскохозяйственная теплоэнергетика". - Севастополь. - 1992. - С. 17-18.

31. Горобец В.Г., Трепутнев В.В. Теплообмен поверхностей с непрерывным и дискретным оребрением при естественной конвекции // Тепломассообмен-92. - Матер. 2-го Минского Междунар. форума. - Минск. - 1992. - Т.1. - Ч.1. - С. 154-158.

32. Горобец В.Г. Интегральные методы решения задач сопряженного теплообмена оребренных поверхностей // Тр. Первой Российской нац. конф. по теплообмену. - 1994. - Т. 3. - С. 98-103.

33. Трепутнев В.В., Горобец В.Г. Экспериментальное исследование процессов плавления около горизонтальных гладких и оребренных источников теплоты // Тр. Первой Российской нац. конф. по теплообмену. - 1994. - Т. 8. - С. 196-201.

34. Treputnev V.V., Gorobets V.G. Experimental investigation of heat exchange under melting of accumulating material near horrontally disposed source of heat // IV Intern. Conf. "Silniki Gazowe", 1997. - Czestohowa, Poland. - P. 199-207.

35. Горобец В.Г. Тепловой расчет и исследование локальных и интегральных характеристик поверхностей при сопряженной постановке задачи // Тр. Второй Российской нац. конф. по теплообмену. - 1998. - Т. 2. - С. 93-95.

36. Горобец В.Г. Исследование теплоотдачи новых типов вертикальных поверхностей с дискретным оребрением в условиях свободной конвекции // Тр. Второй Российской нац. конф. по теплообмену. - 1998. - Т. 3. - С. 58-60.

37. Горобец В.Г., Трепутнев В.В. Исследование свободноконвективного теплообмена горизонтальных цилиндрических источников с поперечным разрезным оребрением // Тр. Второй Российской нац. конф. по теплообмену. - 1998. - Т. 6. - С. 65-67.

38. Горобец В.Г. Тепловой расчет и оптимизация составных ребер // Тр. Второй Российской нац. конф. по теплообмену. - 1998. - Т. 7. - С. 65-67.

39. Горобец В.Г., Трепутнев В.В. Расчет и разработка тепловых аккумуляторов с фазовыми превращениями аккумулирующих материалов // Тезисы Межд. конф. "Региональные проблемы энергосбережения в производстве и потреблении энергии". - Киев. - 1999. - С. 61.

40. Трепутнев В.В., Горобец В.Г. Аккумулятор теплоты - перспективное устройство для сбережения энергоресурсов // Там же. - С. 198.

41. Горобец В.Г. Влияние неравномерных загрязняющих отложений на теплоотдачу труб с продольным оребрением // Тр. Третьей Российской нац. конф. по теплообмену. - 2002. - Т.7. - С.100-103.

42. Горобец В.Г. Теплообмен и оптимальные размеры горизонтальной цилиндрической поверхности с поперечным разрезным оребрением при естественной конвекции // Тр. Третьей Российской нац. конф. по теплообмену.- 2002.- Т.3. - С.53-56.

43.Горобец В.Г. Сопряженный теплообмен труб с плавниковым оребрением при перекрестном токе внешнего и внутреннего теплоносителей // Тр. Третьей Российской нац. конф. по теплообмену.- 2002.- Т.7. - С.96-99.

44. Трепутнев В.В., Горобец В.Г. Разработка систем комплексной утилизации теплоты для установок по выработке тепловой и электрической энергии на основе биогаза // Тезисы Междунар. конф. “Энергия из биомассы”. - Киев. - 2002. - С.171-173.

45. Горобец В.Г. Тепловой расчет и оптимизация утилизатора теплоты отходящих газов для биогазовых двигателей // Там же - С.174-176.

Анотація

Горобець В.Г. Теплообмін при обтіканні неізотермічних розвинених поверхонь. - Рукопис.

Дисертація на здобуття ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.14.06. - “Технічна теплофізика і промислова теплоенергетика”. - Інститут технічної теплофізики НАН України, Київ, 2004.

Дисертаційна робота присвячена розвитку наукового напрямку, що пов'язаний з комплексним теоретичним та експериментальним вивченням спряженого теплообміну для широкого класу розвинених поверхонь при різних гідродинамічних умовах їхнього обтікання. Встановлено основні закономірності процесів спряженого теплопереносу для оребрених поверхонь різного типу в умовах природної і вимушеної конвекції. Досліджено ефекти впливу різних гідродинамічних, теплофізичних і геометричних параметрів на тепловіддачу розвинених поверхонь при наявності ряду ускладнюючих факторів, які супроводжують процеси, що протікають (наявність забруднюючих і захисних покриттів, фазові перетворення в теплоносіях та ін.). Запропоновано і досліджено оребрені поверхні нового типу, що мають покращені теплообмінні характеристики в порівнянні з відомими конструкціями оребрення, та проведено їх оптимізацію. На основі результатів теоретичних і експериментальних досліджень розроблене нове теплообмінне обладнання, що має поліпшені масогабаритні показники.

Ключові слова: розвинена поверхня, теплообмін, моделювання, спряжений теплоперенос, забруднюючі і захисні покриття, фазові перетворення, оптимізація.

Аннотация

Горобец В.Г. Теплообмен при обтекании неизотермических развитых поверхностей. - Рукопись.

Диссертация на соискание степени доктора технических наук по специальности 05.14.06. - “Техническая теплофизика и промышленная теплоэнергетика”. - Институт технической теплофизики НАН Украины, Киев, 2004.

Диссертационная работа посвящена развитию научного направления, связанного с комплексным теоретическим и экспериментальным изучением сопряженного теплообмена для широкого класса развитых поверхностей при различных гидродинамических условиях их обтекания. Установлены основные закономерности процессов сопряженного теплопереноса для оребренных поверхностей различного типа в условиях естественной и вынужденной конвекции. Исследованы эффекты влияния различных гидродинамических, теплофизических и геометрических параметров на теплоотдачу развитых поверхностей при наличии ряда усложняющих факторов, которые сопровождают протекающие процессы (наличие загрязняющих и защитных покрытий, фазовые превращения в теплоносителях и др.). Предложены и исследованы новые типы оребренных поверхностей, имеющие улучшенные теплообменные характеристики по сравнению с известными конструкциями оребрения, а также проведена их оптимизация. На основе результатов теоретических и экспериментальных исследований разработано новое теплообменное оборудование, имеющее улучшенные массогабаритные показатели.

Ключевые слова: развитая поверхность, теплообмен, моделирование, сопряженный теплоперенос, загрязняющие и защитные покрытия, фазовые превращения, оптимизация.

The summary

Gorobets V.G. Heat transfer at flowing extended non-isothermic surfaces. - Manuscript.

The dissertation on competition of scientific degree for Doctor of Science in Technique by speciality 05.14.06 - Technical Thermophysics and Industrial Heat Power Engineering - Institute of Engineering Thermophysics, National Academy of Science of Ukraine, Kiev, 2004.

The dissertation is devoted to the development of the scientific direction connected to modeling and the complex theoretical and experimental studying of conjugated heat transfer for a wide class of extended surfaces under various hydrodynamic conditions of their flow. The basic laws of processes of conjugated heat transfer for finned surfaces of various type under conditions of natural and forced convection have been established. Influence of various hydrodynamic heat and geometrical parameters on heat transfer of the extended surfaces has been investigated at the presence of some complicating factors which accompany proceeding processes (the presence of polluting and protecting coatings, phase transformations into heat-carriers, etc.). New types of finned surfaces having improved heat transfer characteristics have been offered and investigated in comparison with known designs of finning, and their optimization has been performed out as well. On the basis of results of theoretical and experimental studies the new heat transfer equipment having improved mass and dimensional indices has been developed.

Key words: extended surface, heat transfer, finning, modeling, conjugated, coating, phase transformations, optimization.

Размещено на Allbest.ru