НАЗАД
- ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ, ВЕНТИЛЯЦИЯ, КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА
- Теплообмен при продольном омывании покрытой пленкой конденсата горизонтальной пластины
- УДК 536.24:697.972
doi: 10.33622/0869-7019.2024.12.32-38
Олег Николаевич ЗАЙЦЕВ1, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры, zon0719@yandex.ru
Сергей Владимирович ЧУЙКИН2, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры, ser.chu@mail.ru
Виталий Витальевич ВОЛКОВ2, кандидат физико-математических наук, доцент, доцент кафедры, kotlac@yandex.ru
1 Юго-Западный государственный университет, 305040 Курск, ул. 50 лет Октября, 94
2 Воронежский государственный технический университет, 394006 Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84
Аннотация. В статье рассматривается процесс интенсификации теплообмена при обтекании влажным воздухом горизонтальной пластины, охлажденной до температуры точки насыщения и покрытой пленкой конденсата. Предложена модель развития течения пленки под действием сдвиговых усилий набегающего потока, базирующаяся на решении системы уравнений волнового течения на поверхности мелкой воды. Получены закономерности, описывающие изменение продольного профиля пленки при ее волновом течении, которые позволяют повысить точность расчета коэффициента теплоотдачи при различных значениях скорости, температуры и влажности набегающего потока. Выявлено, что в установленном интервале времени профиль волны и ее амплитуда значительно изменяются, что доказывает нестационарный характер течения, влияющий на среднюю толщину пленки, зависящую от первых двух гармоник генерируемой волны. Небольшое отличие моделируемой тепловой проводимости от полученной по классической теории теплопередачи показывает принципиальную сходимость результатов, что доказывает правоту выдвинутой гипотезы о применимости решаемой системы уравнений.
Ключевые слова: теплообмен, продольное омывание горизонтальной пластины, тонкая пленка, волновое течение, коэффициент теплоотдачи, пленка конденсата - СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1. Tsvelodub O., Arkhipov D. Simulating waves on a horizontal liquid film entrained by a gas flow [Моделирование волн на горизонтальной пленке жидкости, увлекаемой газовым потоком]. Journal of Physics: Conference Series, 2020, vol. 1677, pp. 012078.
2. Vozhakov I., Arkhipov D., Tsvelodub O. Singular surface points of steady-state traveling solutions of mathematical models of a falling fluid film [Особые точки поверхности стационарных движущихся решений математических моделей падающей пленки жидкости]. Journal of Physics: Conference Series, 2018, vol. 1128, pp. 012083.
3. Исаченко В. П., Осипова А. С., Сукомел В. А. Теплопередача. М. : Энергия, 1975. 488 с.
4. Spindler В. Linear stability of liquid films with interfacial phase change [Линейная стабильность жидких пленок с фазовым переходом на границе раздела фаз]. International Journal Heat Mass Transfer, 1982, vol. 25, no. 2, pp. 161-173.
5. Tsvelodub O. Y., Arkhipov D. G., Vozhakov I. S. Investigating waves on the surface of a thin liquid film entrained by a turbulent gas flow: modeling beyond the "quasi-laminar" approximation [Исследование волн на поверхности тонкой пленки жидкости, увлекаемой турбулентным газовым потоком: моделирование за пределами "квазиламинарного" приближения]. Thermophysics and Aeromechanics, 2021, vol. 28, no. 2, pp. 223-236.
6. Rastaturin A. A., Demekhin E. A., Kalaidin E. N. Optimum regimes of mass transfer in fluid films [Оптимальные режимы массообмена в пленках жидкости]. Doklady Physics, 2005, vol. 50, no. 2, pp. 115-117. doi:10.1134/1.1881724
7. Ronshin F. V., Dementyev Y. A., Vozhakov I. S. Waves in liquid film regimes of adiabatic two-phase flow in a slit microchannel [Волны в жидкостно-пленочных режимах адиабатического двухфазного течения в щелевом микроканале]. Journal of Engineering Thermophysics, 2020, vol. 29, no. 4, pp. 592-599.
8. Актершев С. П., Алексеенко С. В. Волновое течение испаряющейся пленки жидкости // Известия Томского политехнического университета. 2014. Т. 324. № 4. С. 6-14.
9. Ахмадиев Ф. Г., Гильфанов Р. М., Фарахов М. И. Математическое и физическое моделирование пленочной конденсации в пластинчатых теплообменниках // Математические методы в технике и технологиях. 2020. Т. 5. С. 25-30.
10. Вожаков И. С. Интегральная модель волновых режимов течения тонкого слоя вязкой жидкости, учитывающая члены второго порядка малости и влияние газового потока // Сибирский физический журнал. 2019. Т. 14. № 1. С. 17-24.
11. 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.
12. Цвелодуб О. Ю. Моделирование волновых режимов на пленке вязкой жидкости, стекающей по вертикальной плоскости // Теплофизика и аэромеханика. 2012. Т. 19, № 2. С. 183-192.
13. Akhmadiev F. G., Gil'fanov R. M. Heat and mass transfer simulation for thin-film two-phase emulsion flow over heated surfaces [Моделирование тепломассопереноса при растекании тонкопленочной двухфазной эмульсии по нагретым поверхностям]. Theoretical Foundations of Chemical Engineering, 2015, vol. 49, no. 4, pp. 351-360.
14. Aktershev S. P., Alekseenko S. V. Simulation of three-dimensional waves in a liquid film [Моделирование трехмерных волн в пленке жидкости]. Journal of Applied Mechanics and Technical Physics, 2014, vol. 55, no. 6, pp. 979-989.
15. Aktershev S. P., Alekseenko S. V. Wave flow of the condensate film [Волновое течение пленки конденсата]. High Temperature, 2014, vol. 52, no. 1, pp. 78-85.
16. Alekseenko S. V., Arkhipov D. G., Tsvelodub O. Yu. Modelling of the stresses produced by the turbulent gas flow over the wavy liquid film [Моделирование напряжений, создаваемых турбулентным потоком газа над волнистой пленкой жидкости]. Transport Phenomena with Moving Boundaries, 2007, vol 22, pp. 51-62.
17. Vozhakov I., Arkhipov D., Markovich D., Tsvelodub O. Symmetry in the problem of wave modes of thin viscous liquid layer flow [Симметрия в задаче о волновых режимах течения тонкого слоя вязкой жидкости]. European Journal of Mechanics - B/Fluids, 2016, vol. 59, pp. 52-56.
18. Marshall E., Lee C.Y. Stability of condensate flow down a vertical wall [Стабильность стекания конденсата по вертикальной стенке]. International Journal Heat Mass Transfer, 1973, vol. 116, no. 1, pp. 41-48.
19. Солодов А. П., Ехов Е. В. Элементарные модели теплообмена при конденсации. М. : МЭИ, 2006. 52 с.
20. Лабзовский Н. А. Непериодические колебания уровня моря. М. : Гидрометеоиздат, 1971. 237 с. - Для цитирования: Зайцев О. Н., Чуйкин С. В., Волков В. В. Теплообмен при продольном омывании покрытой пленкой конденсата горизонтальной пластины // Промышленное и гражданское строительство. 2024. № 12. С. 32-38. doi: 10.33622/0869-7019.2024.12.32-38
НАЗАД