Background Image
 1 / 7 Next Page
Information
Show Menu
1 / 7 Next Page
Page Background

1

УДК 526.24

Моделирование конвективного теплообмена

в призматических каналах с различной

геометрией сечения

© Н.В. Кирюхина

1

, А.К. Горбунов

2

, Н.А. Силаева

2

1

Калужский государственный университет им. К.Э. Циолковского,

Калуга, 248023, Россия

2

Калужский филиал МГТУ им. Н.Э. Баумана, Калуга, 248000, Россия

Описана математическая модель теплообмена при развитом ламинарном тече-

нии в призматических каналах прямоугольного и треугольного сечений, включа-

ющая уравнение движения жидкости и уравнение энергии с граничными услови-

ями второго рода на стенках канала. Приведены аналитические решения для по-

ля скоростей, полученные из уравнения движения жидкости. Решение уравнения

энергии получено численным методом конечных разностей. В основу алгоритма

расчета была положена разностная схема, аппроксимирующая краевую задачу,

построенная на пятиточечном шаблоне. Указанный алгоритм реализуют про-

граммы, позволяющие рассчитать поля скоростей и температур в каналах,

определить локальные и средние характеристики теплоотдачи. В перспективе

предполагается построение алгоритма и разработка программы для численного

решения задачи о конвективном теплообмене в канале более сложной геометрии

с выступами на стенках.

Ключевые слова:

конвективный теплообмен, математическое моделирование,

метод конечных разностей.

Исследование процессов движения жидкости и теплоотдачи в

трубах и каналах имеет большое практическое значение для проек-

тирования и эксплуатации различных элементов энергетического

оборудования.

Одним из методов повышения эффективности работы теплооб-

менных установок является увеличение поверхности теплообмена

путем оребрения. Существует большое количество геометрических

разновидностей таких поверхностей. В частности, поверхности пла-

стинчато-ребристых теплообменников могут иметь каналы прямо-

угольного, треугольного и трапециевидного сечений.

В настоящее время лучше всего изучены процессы теплоотдачи

при движении теплоносителя в круглых трубах. Если канал имеет

некруглое поперечное сечение, то расчет теплоотдачи в нем произ-

водится, как правило, на основе соотношений, установленных для

круглых труб, с учетом эквивалентного или гидравлического диа-

метра [1]: