ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ КОНВЕКТИВНОЙ ТЕПЛООТДАЧИ В СИСТЕМЕ ВЕНТИЛЯЦИИ С ТЕПЛОВЫМ ПОБУЖДЕНИЕМ

Цель. Главной целью статьи является представление разработанного метода экспериментального определения коэффициентов конвективной теплоотдачи, подходящего при исследовании внутренней конвекции моделей сложной конфигурации. Метод. Исследование свободной конвекции в условиях внутренней задачи проводилось с помощью определения условной толщины пограничного слоя графическим методом. В первую очередь производился подбор расчетных сечений и плоскостей для экспериментальной установки. Выбор осуществляется таким образом, чтобы расчетные плоскости были перпендикулярны нагреваемым стенкам рассматриваемого канала. Установка экспериментальной модели возможна только в помещении с низкой подвижностью внутреннего воздуха, а также устойчивой температурой. В данном помещении не должно быть отопительных и нагревательных приборов, которые могут создавать сильные конвективные потоки около канала экспериментальной установки. Результат. В статье представлены результаты экспериментального исследования по определению распределения температуры воздушного потока и средних коэффициентов конвективной теплоотдачи по высоте вентиляционного канала. Снижение коэффициентов конвективной теплоотдачи на высоте от 0,5 до 1 метра происходит менее заметно, чем на высоте от 1 до 2 метров, что связано с восстановлением течения после вентиляционного отвода. На участке стабилизации происходит сначала постепенное снижение, а потом увеличение осевой скорости, которое обусловлено слиянием разнонаправленных потоков воздуха в этой области. Вывод. Выявлено, что в случае моделирования свободной конвекции в условиях внутренней задачи при наличии теплоотводящих границ в пределах расчетной разности температур, учет турбулизации течения практически не оказывает влияние на конечные результаты. 

1. Корепанов Е.В. Свободная конвекция в окнах с двойным остеклением / Е.В. Корепанов // Известия высших учебных заведений. Строительство – 2005 – №2 – С. 106-113.

2. Корепанов Е.В. Конвективные течения и теплообмен в воздушных полостях строительных изделий / Е.В. Корепанов // Интеллектуальные системы в производстве. -2014. – № 2 (24). – С. 184-188.

3. Zyuzgin A.B. Convective motions in near-critical fluids under real zero-gravity conditions / A.B. Zyuzgin, A.I. Ivanov, V.I. Polezhaev, G.F. Putin, E. B. Soboleva // Cosmic Investigations – 2001 – V.39. №2 – Pp. 188-200.

4. Миндубаев М.Г., Демежко Д.Ю. Свободная тепловая конвекция в буровых скважинах: численное моделирование и экспериментальные данные / М.Г. Миндубаев, Д.Ю. Демежко // Мониторинг. Наука и технологии – 2012 – №4. – С. 12-18. http://csmos.ru/download/mnt/mnt_v013_art02.rar

5. Groenhout N.K., Morrison L. G., Behnia M. Natural convection heat transfer in a solar collector with complex geometry. / N.K. Groenhout, L.G. Morrison, M. Behnia // Conference: 39th National Heat Transfer Symposium of Japan, Sapporo. – 2002. – Pp. 317-318. https://www.researchgate.net/publication/267780417

6. Машенков А.Н., Косолапов Е.А. О методах численного решения двумерных уравнений Буссинеска для свободной конвекции / А.Н. Машенков, Е.А. Косолапов // Строительные науки – 2010. – №3. – С. 292-296. https://cyberleninka.ru/article/v/o-metodah-chislennogo-resheniya-dvumernyh-uravneniy-bussineska-dlya-svobodnoykonvektsii

7. De Giorgi L., Bertola V., Cafaro E. Thermal convection in double glazed windows with structured gap. / L. De Giorgi, V. Bertola, E. Cafaro // Energy and Buildings – 2011. – Vol. 43. – Iss. 8. – Pp. 2034-2038. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2011.03.043

8. Arıcı M., Yılmaz B., Karabay H. Investigation of heat insulation performance of hollow clay bricks filled with perlite. / M. Arıcı, B. Yılmaz, H. Karabay // Special issue of the 2nd International Conference on Computational and Experimental Science and Engineering (ICCESEN 2015). – 2016. – Vol. 130. – No. 1. – Pp. 266 - 268. http://przyrbwn.icm.edu.pl/APP/PDF/130/a130z1p069.pdf

9. Parra J., Guardo A., Egusquiza E., Alavedra P. Thermal performance of ventilated double skin façades with venetian blinds. / J. Parra, A. Guardo, E. Egusquiza, P. Alavedra // Energies. – 2015. – No. 8. – Pp. 4882-4898. doi:10.3390/en8064882

10. Tongbai P. Enhancement of roof solar chimney performance for building ventilation / P. Tongbai, T. Chitsomboon // Journal of power and energy engineering – 2014. - №2. – Pp. 22-29.

11. Holman J.P. Experimental methods for engineers / J.P. Holman – NY.: McGraw-Hill series in mechanical engineering, 2012. – 761 p.

12. Данин В.В. Экспериментальное изучение свободно – конвективного охлаждения теплонагруженных поверхностей / В.В. Данин, О.Б. Цветков, О.П. Кректунов, С.Е. Семашко // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия: Процессы и аппараты пищевых производств. – 2014. – № 2. – C. 7-15.

13. Эккерт Э. Р., Дрейк Р. М. Теория тепло- и массообмена. / Э.Р. Эккерт, Р.М. Дрейк - М.—Л.: Госэнергоиздат, 1961. – 680 с.

14. Рихтер Г. Гидравлика трубопроводов: Основные положения, результаты исследований, практич. расчеты и изготовление трубопроводов / Г.Рихтер – М.-Л.: Онти. Глав. ред. энергетич. лит-ры, 1936. – 324 с.

15. Дементьев М.А. О движении жидкости в местах поворота русла. / М.А. Дементьев – Л.: Изд. сектора гидротехники и гидротехн. сооружений, 1930. – 107 с.

16. Taylor A. Oetelaar1. Determination of the convective heat transfer coefficient of hot air rising through terracotta flues / aylor A. Oetelaar1, Clifton R. Johnston // Transactions of the Canadian Society for Mechanical Engineering – 2012. – V. 36. - № 4. – Pp. 413-427.

17. Богословский В.Н. Строительная теплофизика. Теплофизические основы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха / В.Н. Богословский – М.: Изд. Высшая школа, 1982. – 415 с.

18. Попов И.А. Гидродинамика и теплообмен внешних и внутренних свободноконвективных вертикальных течений с интенсификацией. Интенсификация теплообмена: монография / Под. общ. ред. Ю.Ф. Гортышова – Казань: Центр инновационных технологий, 2007. – 326 с.