Авторы

Влияние температурного напора на течение пленки конденсата в тепловых трубах

DOI: 10.17586/1606-4313-2025-24-3-30-37
УДК 621.9: 536.24.08: 534.11

Влияние температурного напора на течение пленки конденсата в тепловых трубах

Серяков А. В.

Ссылка для цитирования: Серяков А.В. Влияние температурного напора на течение пленки конденсата в тепловых трубах. // Вестник Международной академии холода. 2025. № 3. С. 30-37. DOI: 10.17586/1606-4313-2025-24-3-30-37. [Seryakov A.V. Temperature load influence on the condensate film flow in heat pipes. Journal of International Academy of Refrigeration. 2025. No 3. p. 30-37. DOI: 10.17586/1606-4313-2025-24-3-30-37]

Аннотация
Представлены результаты численных исследований влияния температурного напора на режим течения пленки конденсата под тороидальным паровым вихрем конденсирующегося пара в коротких тепловых трубах (ТТ). Направление аксиального вращения тороидального вихря зависит от температурного напора, и меняется на противоположное при перегреве рабочей жидкости в испарителе относительно температуры ее кипения на величину δ_ev ≥ T_ev– T_B~ 10 K. Вихреобразование пара на поверхности радиально движущейся от центра к периферии по поверхности верхней крышки ТТ жидкостной пленки конденсата, приводит к торможению пленки при малых температурных напорах на испаритель, и к ускорению течения пленки при больших температурных напорах. Поверхность пленки конденсата под тороидальным паровым вихрем имеет вогнутый характер и непараллельна плоской поверхности верхней крышки вблизи стенок ТТ, и угол наклона поверхности пленки вблизи стенок достигает (14±1)° , а ее толщина в месте контакта может достигнуть 3 мм.

Ключевые слова: паровой канал в виде сопла Лаваля, вихревое течение, конденсирующийся пар, форма поверхности пленки конденсата.

Список литературы

1. Ламб Г.Гидродинамика. М.-Л.: ОГИЗ, 1947. 929 с.

2. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика в 10 томах. Т. 6. Гидродинамика. M: Наука, 1986. 736 с.

3. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. 6 Изд. 6, исп. и доп 1987. 840 с.

4. Кочин Н.Е., Кибель И.А. Розе Н.В.Теоретическая гидромеханика. Часть 1. М.: Физматгиз, 1963, 584 с.

5. Френкель Л.Э.Примеры устойчивых вихревых колец малого поперечного сечения в идеальной жидкости // Механика жидкости и газа. 1972. т. 51, с. 119-135.

6. Saffman P.G.The velocity of viscous vortex rings. // Studies in Applied Mathematics. 1970. v. 49, N 4. pp. 371-380.

7. Saffman P.G. On the formation of vortex rings. // Studies in Applied Mathematics. 1975. v. 54, N 3, pp. 261-268.

8. Saffman P.G. The number of waves on unstable vortex rings. // Journal of Fluid Mechanics. 1978. v.84, pp. 625-639.

9. Akhmetov D.G. Vortex Rings. Springer 2009. 154 p.

10.Maxworthy T.Turbulent vortex rings. // Journal of Fluid Mechanics. 1974. v. 64, pt2. pp. 227-241.

11. Луговцов Б.А., Луговцов А.А., Тарасов В.Ф. О движении турбулентного вихревого кольца.// Динамика сплошной среды. Институт Гидродинамики им. Лаврентьева 1969. №3, с. 50-60.

12. Тарасов В.Ф. Оценка некоторых параметров турбулентного вихревого кольца. // Динамика сплошной среды. Институт Гидродинамики им. Лаврентьева, 1973. т. 14, с. 120-127.

13. Alekseenko S.V., Kuibin P.A., Okulov V.L. Theory of Concentrated Vortices: An Introduction. Springer, Heidelberg 2007. 494 p.

14. Batchelor G.К.Axial flow in a trailing vortices. // Journal of Fluid Mechanics. 1964. Vol. 20, N 4. pp.645-658.

15. Seryakov A.V. Сomputer modelling of the vapour vortex orientation changes in the short low temperature heat pipes. // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2019. v.140. No 8. pp.243-259. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.04.123

16.Seryakov A.V. The Study of Condensation Processes in the Low-Temperature Short Heat Pipes with a Nozzle-Shaped Vapour Channel. // Engineering. 2017. v.9, pp. 190-240. DOI: 10.4236/eng.2017.92010

17. Seryakov A.V. Intensification of heat transfer processes in the low temperature short heat pipes with Laval nozzle formed vapour channel. // American Journal of Modern Physics. 2018, v.7, no 1, pp. 48-61. DOI: 10.11648/j.ajmp.20180701.16

18. Trancossi M. An overview of scientific and technical literature on Coanda effect applied to nozzles. SAE Technical Papers N. 2011(01):2591. DOI: 10.4271/2011-01-2591

19. Das S.S., Abdollahzadeh M., Pascoa J.C., Dumas A., Trancossi M. Numerical modeling of Coanda effect in a novel propulsive system. // The International Journal of Multiphisics. 2014. v. 8(2), pp. 181-201. DOI: 10.1260/1750-9548.8.2.181

20. CFdesign 10.0 2009. Version 10.0 – 20090623.

21. User’s Guide. Fluent User’s Manual, Version 6.0. November 2001.

22. Серяков А.В., Алексеев А.П.Решение обратной задачи теплопроводности для исследования коротких линейных тепловых труб. // Вестник Международной академии Холода 2022. № 1. с. 83-97. DOI: 10.17586/1606-4313-2022-21-1-83-97

23. Seryakov A.V.The increasing of the heat transfer coefficient of short linear heat pipes. // American Journal of Modern Physics. 2023, v. 12, N 3, pp. 30-46. DOI: 0.11648/j.ajmp.20231203.11

24. Шкадов В.Я. Волновые режимы течения тонкого слоя вязкой жидкости под действием силы тяжести // Известия АН СССР. Механика жидкости и газа. 1967. № 1. с. 43-51.

25. Ахметов В.К., Шкадов В.Я. Численное моделирование вязких вихревых потоков для технических приложений. МГСУ. М., 2009. 176 с.

26. Шкадов В.Я. Вопросы нелинейной гидродинамической устойчивости слоев вязкой жидкости, капиллярных струй и внутренних течений. Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук. МГУ имени М.В. Ломоносова. М., 1973. 300 с.

27. Mackay D., Shiu W., Ma K., Lee S. Handbook of Physical-Chemical Properties and Environmental Fate for Organic Chemicals. 2006. DOI: 10.1201/9781420044393

28. Таблицы физических величин. Справочник под ред. Кикоина И.К. М.: Атомиздат, 1976. 1008 с.

29. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: Издательство физико-математической литературы, 1972. 721 с.