Изучение закономерностей конвективного теплообмена

В статье представлены результаты по исследованию характера изменения графика зависимости температуры стенки от плотности теплового потока. Результаты настоящих исследований показали, что дважды возникновение интенсификации процесса теплоотдачи является характерным для углеводородов и последнее не зависит от направления движения жидкости и положения опытной трубы.

В результате анализа графиков установлено, что независимо от значений массовой скорости, ход температурной кривой изменяется несколько раз и при этом дважды происходит интенсификация процесса теплообмена. Наступление первого улучшенного режима теплоотдачи при меньших значениях массовой скорости соответствует меньшему значению плотности теплового потока. Начало возникновения второго улучшенного теплообмена в опытах с н-гептаном при подъёмном движении при различных массовых скоростях соответствует одному и тому же значению плотности теплового потока.

При анализе опытных данных, полученных при опускном движении н-гептана, установлено, что теплоотдача при подъемном движении сопровождается дополнительным звуковым эффектом – колебаниями давления жидкости и температуры стенки.

1. Исаев Г. И., Экспериментальное исследование теплоотдачи при течении жидкости (толуола и бензола) в трубе при сверхкритическом давлении, канд. дисс., Бaку, 1975.

2. Исаев Г. И. Исследование теплоотдачи при вынужденном движении н-гептана и сверхкритическом давлении. «Промышленная теплотехника», 1981, Исаев Г. И. – Т. 3, № 4, с. 33-37.

3. Каплан Ш. Г. Об одной возможной модели процесса переноса в околокритической области состояния жидкости // ИФЖ. – 1974, № 3.

4. Mamedov Sh. G. and etc. Recovery of High potential heat in the steel industry for the production of hydrogen and carbon on hydrocarbon cracking plants of the petrochemical industry // Alternative Energy and Ecology (ISJAEE), 2000-2023.

5. Mamedov Sh. G. and etc. Production of hydrogen and carbon in the petrochemical industry by cracking of hydrocarbons in the process of heat utilization in steel production // International Journal of Hydrogen Energy, Volume 48, Issue 40, 8 May 2023, Pages 14954-14963.

6. Mamedov Sh. G. and etc. Study of the heat transfer of hydrogen and marginal hydrocarbons at supercritikal pressures // International Journal of Hydrogen Energy, 2023.

7. Мамедов Ш. Г. и др. Изменение температуры стенки горизонтальных и наклонных труб в зависимости от плотности теплового потока при турбулентном течении н-гептана и сверхкритических давлениях // Научный журнал изд. «Проблемы науки». – № 5 (28) 2018, с. 23-27.

8. Исаев Г. И. Теплоотдача органических теплоносителей при сверхкритических давлениях. Дисс. док. техн. наук. – Ашхабад, 1991.

9. Surtaev A. S., Pavlenko A. N., Kalita V. I., Kuznetsov D. V., Komlev D. I., Radyuk A. A., Ivannikov A. Y. The Influence of Three-Dimensional Capillary Porous Coatings on Heat Transfer at Liquid Boiling // Tech. Phys. Lett. 42, № 4, 391 (2016).

10. He H., Yamada M., Hidaka S., Kohno M., Takahashi K., Takata Y. Enhanced Boiling Surface with Hydrophobic Circle Spots Evaporator of Looped Thermosiphon // Proc. 13th Int. Conf. on Heat Transfer, Fluid Mechanics and Thermodynamics. July. – 365 (2017).

11. Surtaev A. S., Serdyukov V. S., Safonov A. I. Enhancement of Boiling Heat Transfer on Hydrophobic Fluoropolymer Coatings // Interfacial Phenomena and Heat Transfer. 6, № 3, 269 (2018).

12. Betz A. R., Jenkins J., Kim C. -J., Attinger D. Boiling Heat Transfer on Superhydrophilic, Superhydrophobic and Superbiphilic Surfaces // Int. J. Heat Mass Transfer. – 57, № 2, 733 (2013).

13. Motezakker A. R., Sadaghiani A. K., Çelik S., Larsen T., Villanueva L. G., Koşar A. Optimum Ratio of Hydrophobic to Hydrophilic Areas of Biphilic Surfaces in Thermal Fluid Systems Involving Boiling // Int. J. Heat Mass Transfer. 135, 164 (2019).

14. Оптимизация теплообменных процессов и систем / В. В. Каффаров, В. П. Мешалкин, Л. В. Гурьева. – М. Энергоатомиздат, 192 (1988).

15. Manglik R. M., Bergles A. E. Swirl Flow Heat Transfer and Pressure Drop with Twisted-Tape Inserts // Advances Heat Transfer. – 36, 183-266 (2002)

16. Келбалиев Р. Ф. Теплоотдача при кипе нии жидкости в области давлений, близких к критическому // Теплоэнергетика. – № 3, 39-42 (2002).

17. Рзаев М. А. Теплоотдача в парогенерирующих трубах при сверхкритических давлениях ароматических углеводородов. Дисс. канд. техн. наук. – Баку. 167 (1992).

18. Рзаев M. A., Келбалиев Р. Ф., Байрамов Н. М. и др. Методы определения ухудшения теплообмена при турбулентном течении и сверхкритических давлениях жидкости / Труды XIV Школы-семинара молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А. И. Леонтьева, Рыбинск: Россия. – Т. 1, 109-112 (2003).

19. Келбалиев Р. Ф. Теплоотдача при кипении жидкости в области давлений, близких к критическому // Теплоэнергетика. – 2002. – № 3. – С. 39.

20. Келбалиев Р. Ф., Искендеров М. З. Исследование некоторых особенностей кризиса теплоотдачи при кипении недогретых углеводородов в области давлений, близких к критическому // Теплофизика высоких температур, 2005. – Т. 43. – № 3. – С. 45.

21. Келбалиев Р. Ф. Температурный режим парогенерирующих труб при околокритических давлениях вещества. Автореф. дисс. ... канд. техн. наук. – Баку, 1998. – 24 с.

22. Келбалиев Р. Ф. Ухудшение теплообмена при сверхкритических давлениях вещества // ИФЖ. – 2001. – Т. 74. – № 2. – С. 115-118.

23. Шицман М. Е. Особенности температурного режима в трубах при сверхкритических давлениях // Теплоэнергетика. – 1968. – № 5. – С. 57-61.

24. Петухов Б. С., Генин Л. Г., Ковалев С. А. Теплообмен в ядерных энергетических установках // Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). – № 09 (426) 2024.

25. Курганов В. А. Теплообмен и сопротивление в трубах при сверхкритических давлениях теплоносителя // Теплоэнергетика. – 1998. – № 3. – С. 2-10; № 4. – С. 35-44.

26. Келбалиев Р. Ф. Исследование улучшенного режима теплоотдачи при сверхкритических давлениях жидкости // Проблемы энергетики. – 2001. – № 2. – С. 61-66.

27. Ковалев С. Л., Леонтьев А. И. Достижения российских ученых в области исследования теплообмена при кипении // ТВТ. 1999. – Т. 37. – № 6. – С. 989.

28. Бобков В. П., Виноградов В. Н., Гренфельд Д. и др. Скелетная таблица версии 1995 г. для расчета критического теплового потока в трубах // Теплоэнергетика. – 1997. – № 10. – С. 43.

29. Дорощук В. Е. Кризисы теплообмена при кипении воды в трубах. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 120 с.

30. Тонг Л. Кризис кипения и критический тепловой поток. – М.: Атомиздат, 1976. – 99 с.

31. Петухов Б. С., Бенин Л. К., Ковалев С. А. Теплообмен в ядерных энергетических установках. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 312 с.

32. Кутателадзе С. С. Основы теории теплообмена. – М.: Атомиздат, 1979. – 456 с.

33. Кириллов П. Л. Расчет критических тепловых нагрузок при кипении в трубах воды, недогретой до температуры насыщения (равномерное распределение тепловой нагрузки). В кн.: Кризис теплообмена при кипении в каналах. – Обнинск: ФЭН, 1974. – С. 15.

34. Келбалиев Р. Ф. Теплоотдача при кипении жидкости в области давлений, близких к критическому // Теплоэнергетика. – 2002. – № 3. – С. 39.

35. Кутепов A. M., Стерман Л. С., Стюшин Н. Г. Гидродинамика и теплообмен при парообразовании. – М.: Высш. школа, 1986. – 448 с.

36. Лабунцов Д. А., Ягов В. В. Механика двухфазных систем. – М.: Изд-во МЭИ, 2000. – 374 с.

37. Дедов А. В., Варавва А. Н., Комов А. Т., Ягов В. В. Особенности теплообмена в недогретом закрученном потоке // Тр. III Рос. нац. конф. по теплообмену. – Т. 4. – М.: Изд-во МЭИ, 2002. – С. 76.

38. Глазков В. В., Жилин В. Т., Зейгарник Ю. А. Экспериментальное исследование смены режимов кипения на сильно перегретой полу сфере, погруженной в недогретую жидкость // Тр. III Рос. нац. конф. по теплообмену. – М.: Изд-во МЭИ, 2002. – Т. 4. – С. 72.

39. Глазков В. В., Жилин В. Т., Зейгарник Ю. А. и др. Взрывной режим развития неустойчивости, приводящий к разрушению паровой пленки на твердой нагретой полусферической поверхности // Докл. РАН. – 2001. – Т. 376. – № 3. – С. 328.