Представлені в даній дисертаційній роботі результати теоретичних та експериментальних досліджень складають нове рішення важливої науково-технічної задачі, спрямованої на розробку нової поверхні теплообміну з поліпшеними теплогідравлічними та експлуатаційними характеристиками на основі дворядних систем заглиблень. При цьому досягнута кінцева мета роботи - досліджено теплообмін та гідродинамічні характеристики на поверхні з подвійними рядами заглиблень різної форми і глибини, визначені умови та області їх раціонального використання (теплогідравлічна ефективність). Основні нові наукові результати полягають в наступному: 1.Залежно від швидкості потоку, форми і глибини заглиблень дворядна система формує вихрову структуру з частковим або повним проявом механізму тертя кочення. За допомогою чисельного моделювання визначено особливості вихрової структури потоку в дворядній системі заглиблень при різній швидкості обтікання. Найбільший опір має система квадратних (h/D=0,2), а найменший – сферичних (h/D=0,2) і циліндричних (h/D=0,3) заглиблень. 2.Побудовано карту режимів течії в одиночному заглибленні сферичної форми з гострою кромкою. Показано, що виникнення «смерчової» вихрової структури в області h/D=0,1...0,5 має місце тільки при ReD>10000. 3.При чисельному моделюванні найкраще узгодження з дослідними даними з точки зору теплообміну за дворядною системою заглиблень сферичної форми забезпечує модель турбулентності для низьких чисел Рейнольдса. 4.Вихровий потік за системою дворядних заглиблень має турбулентну структуру. У дослідженому діапазоні визначальних параметрів глибина і форма заглиблень не впливають на величину числа Рейнольдса, переходу до турбулентної течії. 5.Теплообмін за системою дворядних заглиблень практично не залежить від величини поперечного кроку, форми і глибини заглиблень; для досліджених конфігурацій експериментальні дані задовільно описуються рівнянням для турбулентної течії на пластині, апроксимованим на область досліджених чисел Рейнольдса. 6. На малих відстанях за дворядною системою (x/D<2,2) заглиблення істотно впливають на пристінний профіль швидкості і коефіцієнт тертя, який розташовується в області між лініями для ламінарного і турбулентної течії. Вдалині за дворядною системою (x/D<5,2) дослідні дані для всіх конфігурацій задовільно узгоджуються з даними рівняння для турбулентної течії на плоскій пластині. 7. Виконано узагальнення опублікованої бази даних у прямокутних каналах з багаторядними системами заглиблень. У широкому діапазоні зміни визначальних чинників отримано діаграми, що характеризують інтенсифікацію теплообміну, гідравлічні втрати, аналогію Рейнольдса і фактор теплогідравлічної ефективності. Показано, що випереджаюче зростання теплообміну спостерігається лише в каналах з вільним прохідним перерізом та заглибленнями на одній і двох сторонах каналу. 8. За системою заглиблень при x/D<2,2 фактор аналогії Рейнольдса більше одиниці для всіх конфігурацій, а на великих відстанях (x/D<5,2) – біля одиниці. Найбільша величина фактора аналогії Рейнольдса має місце за дворядною системою сферичних (h/D=0,20) та циліндричних (h/D=0,20) заглиблень. 9.Отримано дані, що характеризують теплогідравлічну ефективність поверхні з дворядними заглибленнями різної форми. В області x/D<2,2 для системи дворядних заглиблень фактор теплогідравлічної ефективності завжди більше одиниці. Ця довжина характеризує базову відстань між дворядними заглибленнями, що періодично повторюються, в конструкції поверхні теплообміну. 10. Виконані дослідження показали, що форма заглиблень практично не впливає на теплообмін, опір та теплогідравлічні характеристики поверхонь з дворядними системами заглиблень. При однакових числах Рейнольда поверхні теплообміну з дворядними системами заглиблень призводять до інтенсифікації теплообміну у 3,55 разів (циліндричні заглиблення, h/D=0,30), в порівнянні з плоскою поверхнею, при відносних втратах тиску тільки у 2 рази, що забезпечує фактор аналогії Рейнольдса та фактор теплогідравлічної ефективності більше одиниці. Рекомендована відстань між дворядними системами заглиблень становить 2…3 діаметри заглиблень. Теплогідравлічна ефективність дворядних та багаторядних поверхонь приблизно однакова і складає 1,1…2,2. Результати виконаного дослідження використано при створенні пластинчатого теплообмінника в організації ВАТ “Сумське НВО ім. М. В. Фрунзе” (м. Суми), а також в учбовому процесі теплоенергетичного факультету Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут” (м. Київ). | 