Дата публикации: 2020

Дата публикации в реестре: 2023-12-05T16:47:48Z

Аннотация:

При создании и производстве теплообменных аппаратов одной из основных задач является повышение эффективности теплообмена. Использование в теплообменных аппаратах пористых металлов является одним из перспективных способов увеличения интенсивности теплообмена, чем обусловлена актуальность исследования. В работе приводится обзор состояния данного вопроса по литературным источникам. Цель работы – провести экспериментальное изучение теплообменного аппарата с пористыми материалами, составить математическую модель, позволяющую проводить аналитические расчеты таких теплообменных аппаратов, подтвердить правильность составленной модели экспериментально. Создан экспериментальный стенд, позволяющий изучить теплообменный аппарат, в котором используется пористый алюминий. Горячий теплоноситель – теплая вода, которая течет по трубкам, проходящим сквозь пористый металл. Сквозь поры протекает холодный теплоноситель – фреон, который охлаждает воду. Приводится принципиальная схема и описание стенда. Проведен цикл испытаний. Приведено сравнение интенсивности теплообмена для материалов различной пористости. Использование типовых методик расчета теплообменных аппаратов в рассматриваемом случае не представляется возможным ввиду отсутствия стандартных способов определения площади внутренней поверхности с порами. В ходе выполнения работы стандартное уравнение, описывающее охлаждение пористого тела, было предложено дополнить функцией распределенных источников тепла. В результате получена математическая модель рассматриваемого теплообменного аппарата в упрощенном виде, которая может быть использована в технических расчетах. Результаты расчета по полученной методике соотнесены с данными проведенных экспериментов. Отклонения эмпирических и теоретических данных в допустимых пределах. Полученные результаты дают возможность использовать пористые металлы с целью увеличения интенсивности теплообмена при изготовлении теплообменных аппаратов. Данная методика позволяет производить расчеты при неизвестной площади поверхности теплообмена, учитывая при этом теплоемкость и теплоту фазового перехода, если таковой имеет место. По методологии статья является экспериментально-теоретической. Проводятся эксперименты на созданном лабораторном стенде. Параллельно производятся расчеты по разработанной математической модели. Полученные результаты сравниваются. Делаются выводы теоретического и прикладного характера.

Тип: Article

Права: open access