Газожидкостный метод повышения эффективности теплоотдачи при свободной конвекции

УДК 629.12.03

ГАЗОЖИДКОСТНЫЙ МЕТОД ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ТЕПЛООТДАЧИ ПРИ СВОБОДНОЙ КОНВЕКЦИИ

Федоровский К.Ю., ФГАОУ ВО «Севастопольский
государственный университет», г. Севастополь, Россия, fedkonst@rambler.ru

В промышленности широко используются процессы теплообмена, многие из
которых реализуют процесс теплоотдачи при свободной конвекции. Как известно, этот
процесс отличается сравнительно низкой тепловой эффективностью, например, со
случаем теплоотдачи при вынужденной конвекции.
Для решения проблемы повышения эффективности теплоотдачи в указанном
случае предлагается использовать газожидкостные струи.
Известно, что одиночный пузырек всплывает по спирали. Проведенные визуальные
исследования показали, что выходящие из воздушного коллектора пузырьки в своей
совокупности приводят к интенсивному подсосу воды из окружающего пространства,
её проталкиванию вдоль теплоотдающей поверхности и турбулизации потока.
Поперечные пульсации поднимающихся пузырьков приводят к их проникновению в
пристенный пограничный слой воды и к его разрушению
Для выяснения эффективности данного метода интенсификации теплоотдачи
были проведены соответствующие теплотехнические исследования.
В результате удалось сопоставить коэффициенты теплоотдачи газожидкостной
струе a  и при свободной конвекции
k
a  (при отсутствии подачи воздуха).

В частности определено, что при разности температур между стенкой tс и водой tЗ
до 2  °С значение
a  может превосходить
k
a  в 30  и более раз.  Повышение

температурного напора
3t
tc  приводит к уменьшению
k
a
a
 и примерной

стабилизации при
3t
tc  >  16 ¸ 18 °С.
В ходе экспериментов наблюдалось влияние скорости газа на выходе из отверстия,
которая менялась в пределах от 0,4 м/с до 66 м/с.
В результате обработки экспериментальных данных по теплоотдаче поверхности
газожидкостной струе определено уравнение подобия, описывающее теплоотдачу от
плоской поверхности к газожидкостной струе.

a  /
k
a

         20

10

           0
       4         8         12       16
3t
tc ,°С

Рис. 1. Зависимость
k
a
a
от температурного напора
3t
tc 
при различном расходе воздуха