Исследование процессов тепломассообмена при пленочном обтекании ледовых поверхностей с фазовым переходом на границе раздела
DOI: 10.17586/1606‑4313‑2021‑20‑4-3-11
УДК 621.565.2
Гончарова Г.Ю., Пытченко В. П., Борзов С.С., Борщев Г.В.
Ключевые слова: пленочное течение, фазовый переход, лед, плотность орошения, коэффициент теплоотдачи, льдоаккумулятор, пиковые нагрузки, интенсификация тепломассообмена, объемное плавление.
УДК 621.565.2
Исследование процессов тепломассообмена при пленочном обтекании ледовых поверхностей с фазовым переходом на границе раздела
Ссылка для цитирования: Гончарова Г.Ю., Пытченко В.П., Борзов С.С., Борщев Г.В. Исследование процессов тепломассообмена при пленочном обтекании ледовых поверхностей с фазовым переходом на границе раздела // Вестник Международной академии холода. 2021. № 4. С. 3-11.
Аннотация
Представлены результаты исследования процесса пленочного обтекания ледовых поверхностей в аккумуляторах холода с фазовым переходом на границе раздела. Экспериментальные исследования проведены для льдоаккумулятора с плоскими змеевиками и его единичной секции. Эксперименты проводились на трех температурных уровнях охлаждаемой воды: 20, 40 и 60 оС в диапазоне объемных плотностей орошения от 0,1∙10-4 м2/c до 1,5∙10-4 м2/c. Установлено, что при указанных параметрах удельная тепловая нагрузка, отводимая в льдоаккумуляторе с пленочным механизмом теплообмена, достигает 320 000 Вт/м2. Это значение в среднем на порядок превосходит аналогичные значения для современных пластинчатых теплообменных аппаратов ведущих производителей (AlfaLaval, Funke, Ридан), и более, чем на два порядка выше, чем в аккумуляторах с плавлением льда в большом объеме. В указанном диапазоне значения коэффициента теплоотдачи, приведенного к поверхности теплообменного аппарата, достигали ~22 000 Вт/(м2∙К), что значительно превышает аналогичный показатель льдоаккумуляторов объемного плавления (300-500 Вт/(м2∙К)). Показано, что в отличие от теплообменных аппаратов с фиксированной теплопередающей поверхностью при пленочном обтекании начальный градиент температур между охлаждаемой водой и ледовой поверхностью опосредованно (через число Рейнольдса стекающей пленки) влияет на коэффициент теплоотдачи. Обобщение результатов показало перспективность применения льдоаккумуляторов с пленочным механизмом тепломассообмена для объектов пищевой промышленности с неравномерным распределением тепловой нагрузки и для поддержания температуры охлаждаемых продуктов. Кроме этого, они могут эффективно применяться в системах с импульсным характером тепловыделений (охлаждение лазеров и др.), а также в качестве суточных накопителей в совокупности с «зелеными» системами энергоснабжения, использующими энергию солнца и ветра.
Аннотация
Представлены результаты исследования процесса пленочного обтекания ледовых поверхностей в аккумуляторах холода с фазовым переходом на границе раздела. Экспериментальные исследования проведены для льдоаккумулятора с плоскими змеевиками и его единичной секции. Эксперименты проводились на трех температурных уровнях охлаждаемой воды: 20, 40 и 60 оС в диапазоне объемных плотностей орошения от 0,1∙10-4 м2/c до 1,5∙10-4 м2/c. Установлено, что при указанных параметрах удельная тепловая нагрузка, отводимая в льдоаккумуляторе с пленочным механизмом теплообмена, достигает 320 000 Вт/м2. Это значение в среднем на порядок превосходит аналогичные значения для современных пластинчатых теплообменных аппаратов ведущих производителей (AlfaLaval, Funke, Ридан), и более, чем на два порядка выше, чем в аккумуляторах с плавлением льда в большом объеме. В указанном диапазоне значения коэффициента теплоотдачи, приведенного к поверхности теплообменного аппарата, достигали ~22 000 Вт/(м2∙К), что значительно превышает аналогичный показатель льдоаккумуляторов объемного плавления (300-500 Вт/(м2∙К)). Показано, что в отличие от теплообменных аппаратов с фиксированной теплопередающей поверхностью при пленочном обтекании начальный градиент температур между охлаждаемой водой и ледовой поверхностью опосредованно (через число Рейнольдса стекающей пленки) влияет на коэффициент теплоотдачи. Обобщение результатов показало перспективность применения льдоаккумуляторов с пленочным механизмом тепломассообмена для объектов пищевой промышленности с неравномерным распределением тепловой нагрузки и для поддержания температуры охлаждаемых продуктов. Кроме этого, они могут эффективно применяться в системах с импульсным характером тепловыделений (охлаждение лазеров и др.), а также в качестве суточных накопителей в совокупности с «зелеными» системами энергоснабжения, использующими энергию солнца и ветра.
Ключевые слова: пленочное течение, фазовый переход, лед, плотность орошения, коэффициент теплоотдачи, льдоаккумулятор, пиковые нагрузки, интенсификация тепломассообмена, объемное плавление.
English
Русский
