Теплообмінна поверхня з заглибленнями

Теплообмінна поверхня з виконаними на ній заглибленнями, яка відрізняється тим, що на 3 вість створювати теплообмінні апарати з підвищеними коефіцієнтами тепловіддачі при заданому гідравлічному опорі і тим самим мінімізувати теплообмінну поверхню, а отже, і матеріалоємність пластинчатого теплообмінника. Поставлене завдання вирішується тим, що на плоскій теплообмінній поверхні наноситься система дво- або п'ятирядних заглиблень циліндричної форми з гострою кромкою, розміщених в шаховому порядку. При обтіканні поверхні, покритої глибокими циліндровими заглибленнями, виникають особливі умови обтікання, сприяючі істотному зниженню гідравлічних втрат. Це обумовлено формуванням циркуляційної течії усередині заглиблення і вихрових «катків», що виходять назовні, по яких рухається основний потік. Такі ж «катки» створюються за рахунок періодичного зриву вихорів з гирл циліндрового заглиблення. Таким чином, виникають умови, при яких тертя кочення може частково замінюватися тертям ковзання. Цей процес супроводжується руйнуванням гідродинамічного і теплового пограничних шарів на теплообмінних поверхнях, в наслідок чого відбувається інтенсифікація теплообміну. Пристрій з переліченими ознаками дозволяє покращити процес теплообміну завдяки генеруванню системи вихрових «катків», які приводять до збільшення інтенсивності теплообміну при незначному зростанні гідравлічного опору [6]. Циліндричні заглиблення мають діаметр та глибину (D та h відповідно) - 4мм. Поздовжній шаг заглиблень становить Sx=5,5мм, а поперечний Sy=4,5мм. Густина заповнення заглибленнями на пластині складала = 60 . Кількість рядів - два і п'ять. Відстань між групами рядів становить 3D. Поставлене завдання вирішується тим, що при обтіканні поверхні, покритої глибокими циліндровими заглибленнями, виникають особливі умови обтікання, сприяючі істотному зниженню гідравлічних втрат. Це обумовлено формуванням циркуляційної течії усередині заглиблення і вихрових «катків», що виходять назовні, по яких рухається основний потік. Такі ж «катки» створюються за рахунок періодичного зриву вихорів з гирл циліндрового заглиблення. Таким чином, виникають умови, при яких тертя кочення може частково замінюватися тертям ковзання. Цей процес супроводжується руйнуванням гідродинамічного і теплового пограничних шарів на теплообмінних поверхнях, в наслідок чого відбувається інтенсифікація теплообміну. Корисна модель пояснюється малюнками (Фіг.1-6). На Фіг.1 зображено систему дворядних заглиблень; на Фіг.2 зображено систему п'ятирядних заглиблень; на Фіг.3 зображено схему циліндрич 50490 4 ного заглиблення з гострою кромкою; на Фіг.4 зображено перепад статичного тиску по довжині пластини для системи циліндрових заглиблень на плоскій поверхні W∞=4,3м/с: (1 - турбулентна течія в початковій ділянці; 2 - розвинена турбулентна течія в трубі; 3-2 ряди поглиблень; 4-5 рядів; 5-11 рядів; 6 - 21 ряд; 7-27 рядів; 8-33 ряди); на Фіг.5 зображено перепад статичного тиску по довжині пластини для системи циліндрових заглиблень на плоскій поверхні W∞=8,9м/с (позначення такіж, як і для Фіг.4); на Фіг.1 зображено перепад статичного тиску по довжині пластини для системи циліндрових заглиблень на плоскій поверхні W∞ = 12,7м/с (позначення такіж, як і для Фіг.4). При обтіканні потоком повітря плоскої поверхні з системою циліндричних заглиблень формується впорядкована система вихорів, яка періодично зривається з гирл заглиблень. Основний потік набігає на таку систему вихорів, підіймається над поверхнею і продовжує рух по системі вихорів, зменшуючи при цьому гідравлічний опір системи. Вихори, що генеруються циліндричними заглибленнями, руйнують примежовий шар, що призводить до локальної турбулізації потоку поблизу теплообмінної поверхні. При цьому виникають умови, коли зростання теплообміну випереджує зростання гідравлічного опору. Як показано на Фіг.4, 5 і 6, застосування дво- і п'ятирядних систем циліндричних заглиблень не призводить до суттєвого зростання гідравлічного опору. Застосування більшої кількості рядів заглиблень призводить до значного зростання гідравлічного опору (див. Фіг.4, 5, 6). Джерела інформації 1. Патент US 005469914A, F28D9/00, F28F3/O8. All-welded plate heat exchanger. Roger С Davison, Achint P. Mathur. 2. Патент US 4569391, F28F3/04. Compact Heat exchanger. Charles E. Hulswitt, Donald D. Beam. 3. Патент US 4151547, H01L23/02; H01L23/42; H01L23/44. Arrangement for heat transfer between a heat source and a heat sink. John M. Rhoades, Patrick J. Montanino. 4. Патент UA 79360 (13) C2, МПК 51, F 28 D 9/00, F 28 F 3/02. Пакет пластинчатого теплообмінника. Халатов А. А., Борисов 1.1., Кобзар С. Г. та інші. 5. Кубанский П. Н. Поведение резонансной системы в потоке // Л.: Журнал технической физики, 1957. - Том 27, № 1. - С. 180 - 188. 6. Халатов А.А., Борисов И.И., Шевцов СВ. Теплообмен и гидродинамика в полях центробежных массовых сил. Том 5: Тепломассообмен и теплогидравлическая эффективность вихревых и закрученных потоков. - Киев, 2005. - 500 с. 5 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 50490 6 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601