Авторы

Анализ данных о плотности инея, образующегося на охлаждаемых поверхностях

УДК 621.565

Анализ данных о плотности инея, образующегося на охлаждаемых поверхностях

Кошелев В. Л., Эйдеюс А. И., Кошелев С. В.

Аннотация
При достаточно большом числе исследований, посвященных образованию инея на холодных поверхностях, достоверных данных об изменениях плотности слоя инея сравнительно мало. Наиболее изученными являются процессы инееобразования на плоских поверхностях. В статье показаны значительные расхождения результатов расчета по эмпирическим формулам при одинаковых исходных данных. Расчетная плотность ρ_ир, найденная по времязависящим методикам, сопоставлялась с экспериментально полученными значениями ρ_иэ. Степень совпадения расчетных и экспериментальных данных оценивалась по среднему значению отношения (ρ_ир/ρ_иэ)_ср и среднему квадратичному отклонению (СКО) в пяти вариантах исходных данных. Она оказалась невысокой по всем 10 методикам. Чтобы добиться лучшего совпадения ρ_ир и ρ_иэ, выполнен регрессионный анализ исходных данных по упомянутым пяти вариантам. Коэффициенты выбранных уравнений регрессии и показатели степени совпадения ρ_ир и ρ_иэ приводятся в таблицах статьи и могут применяться в инженерной практике. По результатам анализа отмечается: недостаточное количество опытных данных о плотности ρ_иэ при обмерзании даже пластин; целесообразность выбора вида уравнения при обобщении каждого массива исходных данных.

Ключевые слова: охлаждаемые поверхности, образование инея, плотность слоя, опытные и расчетные данные.

Список литературы

1. Iragorry J., Tao Y-X. & Jia S. Review Article: A Critical Review of Properties and Models for Frost Formation Analysis. HVAC&R Research. 2004. vol. 10, no4, P. 393-420.

2. Léoni A., Mondot M., Durier F., Revellin R., Haberschill P. State-of-the-art review of frost deposition on flat surfaces. Int. J. Refrigeration. 2016. vol. 68 P. 198-217.

3. Brèque F., Nemer M. Frosting modeling on a cold flat plate: Comparison of the different assumptions and impacts on frost growth predictions. Int. J. Refrigeration. 2016. Vol.69. P. 340-360.

4. Козаченко И.С., Лагутин А.Е.Оценка влияния исходных уравнений плотности и теплопроводности инея на результаты прогнозирования скорости формирования намороженного слоя // Холодильная техника и технология. 2017. № 5. Стр. 59-66. [Kozachenko I.S., Lagutin A.E. Evaluation of the influence of the initial equations of density and thermal conductivity of frost on the results of predicting the rate of formation of a frozen layer. Kholodilnaya Tekhnika I Tekhnologiya. 2017. No 5. P. 59-66. (in Russian)]

5. Королев И.А. Исследование камерного воздухоохладителя с учетом динамики образования инея на теплообменной поверхности аппарата. Диссертациянасоисканиеученойстепеникандидататехническихнаук. Москва, 2020. 233 с. [Korolev I.A. Study of a chamber air cooler, taking into account the dynamics of frost formation on the heat exchange surface of the apparatus. Dissertation for the degree of candidate of technical sciences. Moscow, 2020. 233p. (in Russian)]

6. Afrasiabian E., Iliev O., Lazzari S., Isetti C. Numerical Simulation of Frost Formation on a Plate Fin Evaporator.Proceedings of the 3rd World Congress on Momentum.Heat and Mass Transfer. (MHMT'18) Budapest, Hungary – April 12-14, 2018. Paper No. ICMFHT 125: P.1-9.

7. Gong J., Hou J., Sun J., Li G., Gao T.A. Numerical Investigation of Frost Growth on Cold Surfaces Based on the Lattice Boltzmann Method.Energies.2018. No 11. 13 p.

8. Sommers A., Truster N., Napora A., Riechman A., Caraballo E. Densification of frost on hydrophilic and hydrophobic substrates – Examining the effect of surface wettability. Experimental Thermal and Fluid Science. 2016. No 75. P. 25-34.

9. O'Neal D. Measurement of frost growth and density in a parallel plate geometry. Article in ASHRAE Transactions. July 1984. No 2843. 14 p.

10. Lee K.-S., Jhee S., Yang D.-K. Prediction of the frost formation on a cold flat surface. Int. J. Heat and Mass Transfer. 2003. No 46.P. 3789-3796.

11. Wang W., Guo Q.C., Lu W.P., Feng Y.C., Na W. A generalized simple model for predicting frost growth on cold flat plate.Int. J. Refrigeration.2012. No 35.P. 475-486.

12. Yun R., Kim Y., Min M.Modeling of frost growth and frost properties with airflow over a flat plate. Int. J. Refrigeration. 2002. No 25.P. 362-371.

13. Şahin A.Z. An experimental study on the initiation and growth of frost formation on a horizontal plate. Experimental Heat Transfer. A J. Thermal Energy Generation, Transport, Storage, and Conversion. 1994. vol. 7. no 2. P. 101-119.

14. Shin J.,Tikhonov A.V., Kim C. Experimental Study on Frost Structure on Surfaces With Different Hydrophilicity: Density and Thermal Conductivity.Transactions of the ASME.February 2003. Vol. 125, P. 84-94.

15. Kandula M. Frost growth and densification on a flat surface in laminar flow with variable humidity. Int. Commun. Heat and Mass Transfer. 2012. No 39. P. 1030-1034.

16. Hayashi Y., Aoki A., Adaсhi S., Hori K. Study of Frost Properties Correlating With Frost Formation Types. J. Heat Transfer. May 1977. vol. 99. P. 239-245.

17. Lee Y.B., Ro S.T. Analysis of the frost growth on a flat plate by simple models of saturation and supersaturation. Exp. Thermal and Fluid Science. 2005. No 29. P. 685-696.

18. Kim D., Kim C., Lee K-S. Frosting model for predicting macroscopic and local frost behaviors on a cold plate. Int. J. Heat and Mass Transfer. 2015. no 82. P. 135-142.

19. YangD.-K., Lee K.-S., Song S. Modeling for predicting frosting behavior of a fin-tube heat exchanger. Int. J. Heat and Mass Transfer. 2006. No 49. P. 1472-1479.

20. Yang D.K., Lee, Kim H.D., Soo J., Soo L.K. Modeling of Frost Behavior on a Cold Plate. International Refrigeration and Air Conditioning Conference. 2004. P.717.

21. Hermes C.J.L., Nascimento V.S.Jr., Loyola F.R. A dimensionless correlation for the frost density. 22nd International Congress of Mechanical Engineering (COBEM 2013). November 3-7, 2013, Ribeirão Preto, SP, Brazil. P. 2649-2654.

22. Knabben F.T., Hermes C. J.L., Melo C.In-situ study of frosting and defrosting processes in tube-fin evaporators of household refrigerating appliances. Int. J. Refrigeration. 2011. no 34. P. 2031-2041.

23. Silva D., Hermes C. Defrost cycle optimization for fan-supplied tube-fin evaporators subjected to frosting conditions. International Refrigeration and Air Conditioning Conference. 2018. P. 2107.

24. Yang D.-K., Lee K.-S.Dimensionless correlations of frost properties on a cold plate. Int. J. Refrigeration. 2004. No 27. P. 89-96.

25. Hermes C. J.L., Loyola F. R., Nascimento V. S. Jr.A semi-empirical correlation for the frost density. Int. J. Refrigeration. 2014. No 46. P. 100-104.

26. Sommers A. D., Napora A. C., Truster N. L., Caraballo E. J., Hermes C.J.L. A semi-empirical correlation for predicting the frost density on hydrophilic and hydrophobic substrates. Int. J. Refrigeration. 2017. No 74. P. 313-323.

27. Loyola F.R., Hermes C. J. L.Modeling of frost buildup in laminar channel flows. 22nd International Congress of Mechanical Engineering (COBEM 2013) November 3-7, 2013, Ribeirão Preto, SP, Brazil. P. 2640-2647.

Читать статью полностью