Исследование теплообмена импактной струи с использованием экрана


УДК 532.525.6


ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛООБМЕНА ИМПАКТНОЙ СТРУИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭКРАНА]

Канд, техн, наук, доц. ФЕДОРОВСКИЙ К. Ю.
Севастопольский приборостроительный институт


    Проблема совершенствования систем охлаждения энергетических установок потребовала разработки устройств теплоотвода через обшивку корпуса судна. С внутренней стороны корпус представляет собой набор перпендикулярно расположенных силовых элементов, разделяющих всю поверхность на прямоугольные участки. Для охлаждения целесообразно обеспечить подачу горячей воды системы к данным участкам обшивки, соприкасающейся с холодной забортной водой.
    Конструктивно наиболее просто и удобно организовать струйный подвод жидкости к поверхности теплообмена в судовых водозаполненных цистернах. Были выполнены визуальные исследования в прозрачной водозаполненной емкости размерами 0,25X0,25 X Х0,25 м. Для визуализации течений в воду добавлялись тушь, серебрин и поверхностноактивное вещество. Вода подавалась в центр квадратной поверхности через перпендикулярно установленное сопло диаметром 12 мм. При этом боковые стенки моделировали влияние набора силовых элементов корпуса судна. Выявлено, что при выходе воды из сопла происходит ее взаимодействие и интенсивное перемешивание с водой окружающего пространства.
    В районе сопла наблюдается явление подсоса. В результате снижается скорость движения требующей охлаждения воды, уменьшается температурный напор в устройстве теплоотвода. Это негативно сказывается на процессе теплопередачи.
    Повысить эффективность процесса позволяет установка параллельно обшивке корпуса экрана, присоединенного к подводящему патрубку и частично перекрывающего поверхность теплообмена. По данным, приведенным в [1], при hfd 0,6 (где d — диаметр подводящего патрубка; h—расстояние от экрана до поверхности) экран дает возможность в два и более раз снизить гидравлическое сопротивление по сравнению с сопловым подводом. Причем при использовании экрана минимальные сопротивления обеспечиваются в области hid — 0,1—0,25. Выполненные автором проверочные опыты подтвердили данные [1].
    Наблюдения за движением жидкости вдоль поверхности теплообмена при применении экрана выполнялись на описанной выше прозрачной модели. В результате выявлено отсутствие подсоса жидкости из окружающего пространства. Установлено, что ламинарное движение преобладает при числах Рейнольдса

vh Кел = ᵥ »

а турбулентное — при Re/i 10⁴,


114