Heat transfer of a liquid film flowing over a flat surface with spherical indentations with air
We have performed an experimental study of the heat transfer of a liquid film flowing over a flat surface with spherical indentations with air. We have established that using profiled surfaces enables one to enhance significantly (trice and even more) the heat transfer intensity.
Gespeichert in:
| Datum: | 2008 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine
2008
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://systemre.org/index.php/journal/article/view/350 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | System Research in Energy |
| Завантажити файл: |  |
Institution
System Research in Energy| _version_ | 1871103621460918272 |
|---|---|
| author | Dubrovskyi V.V. Pidvysotskyi O.M. Shraiber O.A. |
| author_facet | Dubrovskyi V.V. Pidvysotskyi O.M. Shraiber O.A. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Dubrovskyi V.V.",
"institution": null
},
{
"author": "Pidvysotskyi O.M.",
"institution": null
},
{
"author": "Shraiber O.A.",
"institution": null
}
] |
| author_sort | Dubrovskyi V.V. |
| baseUrl_str | https://systemre.org/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-18T12:57:37Z |
| description | We have performed an experimental study of the heat transfer of a liquid film flowing over a flat surface with spherical indentations with air. We have established that using profiled surfaces enables one to enhance significantly (trice and even more) the heat transfer intensity. |
| first_indexed | 2026-03-24T02:01:30Z |
| format | Article |
| fulltext |
ТЕПЛООБМЕН С ВОЗДУХОМ ПЛЕНКИ ЖИДКОСТИ,
СТЕКАЮЩЕЙ ПО ПЛОСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ СО СФЕРИЧЕСКИМИ
УГЛУБЛЕНИЯМИ
УДК 536.24
В.В. ДУБРОВСКИЙ, канд. техн. наук, А.М. ПОДВЫСОЦКИЙ, канд. техн. наук, А.А. ШРАЙБЕР,
д-р техн. наук (Институт общей энергетики НАН Украины, Киев)
Проведены экспериментальные исследования теплообмена с воздухом пленки жидкости, стекающей по плоской по-
верхности со сферическими углублениями. Установлено, что профилирование поверхности позволяет значительно
(втрое и более) повысить интенсивность теплообмена.
Изучение влияния углублений на стенках ка-
нала на теплообмен потока жидкости или газа со
стенками привлекает внимание исследователей
уже более 20 лет [1, 2]. Проведенные эксперимен-
ты показали, что углубления генерируют в пото-
ке нестационарные пульсирующие вихревые
структуры, что приводит к существенной интен-
сификации теплообмена по сравнению с гладким
каналом. Применение технологии поверхност-
ных углублений характеризуется низкими поте-
рями давления и хорошей теплогидравлической
эффективностью, т.е. отношением интенсифика-
ции теплообмена к фактору гидравлических по-
терь. В настоящее время продолжаются исследо-
вания физической структуры потока и пульса-
ций за углублениями, изучаются закономерности
теплообмена и поверхностного трения и т.д. [2].
Данная технология с успехом применяется в раз-
личных теплообменниках (рекуператорах), при
охлаждении лопаток газовых турбин, для стаби-
лизации горения топлива и др.
Вместе с тем совершенно не изучено влияние
поверхностных углублений на теплообмен пото-
ка (пленки) жидкости с окружающей газовой
средой (например, для задачи охлаждения техно-
логической воды в пленочных градирнях). Цель
настоящей работы состояла в эксперименталь-
ном исследовании влияния профиля поверхно-
сти на интенсивность теплообмена с воздухом
пленки, стекающей по поверхности. Для этого в
Институте общей энергетики НАН Украины был
разработан и изготовлен стенд. В качестве по-
верхностей, по которым стекала пленка воды, ис-
пользовались лотки из оцинкованной стали ши-
риной 180 мм и длиной 1800 мм. Опытные лотки
(с гладкой поверхностью и профилированные с
углублениями) располагались на стенде в тепло-
изолированном кожухе, их положение могло ре-
гулироваться от практически горизонтального до
вертикального. Вода циркулировала по замкну-
тому контуру через электронагреватель. Комп-
лекс специальной аппаратуры и система датчи-
ков на стенде позволяли с высокой точностью
поддерживать требуемую температуру воды
перед стеканием и измерять разницу температур
воды в начале и в конце лотка. Толщина пленки,
которая формировалась на поверхности лотка и
измерялась специальным электроконтактным
устройством, регулировалась расходом воды в
контуре.
Опыты проводились по следующей методике.
На стенд под определенным углом наклона уста-
навливался лоток с лунками; организовывалась
циркуляция воды; вода нагревалась до заданной
температуры; обеспечивался термостабилизиро-
ванный режим течения в контуре. Проводились
измерения разности температур воды на входе и
выходе из лотка, расхода воды в лотке, темпера-
тур окружающего воздуха по сухому и влажному
термометрам. После окончания опыта с профи-
лированным лотком его заменяли лотком с глад-
кой поверхностью и повторяли измерения.
Исследовались два профилированных лотка с
лунками, расположенными в шахматном порядке
по всей поверхности. На первом лотке (№ 1) диа-
метр и глубина лунок составляли 30 мм и 9 мм, на
втором (№ 2) – 13 мм и 4 мм соответственно.
Начальная температура воды на входе – 40оС и
50оС.
В результате проведенных экспериментов на
разных углах наклона лотка был обнаружен эф-
фект значительной интенсификации теплоотда-
чи от пленки к окружающему воздуху за счет уг-
лублений. В таблице приведены значения отно-
шения αp/αs, где αp, αs – коэффициенты тепло-
отдачи от пленки к воздуху на профилированном
и гладком лотках для угла их наклона 45 град.
Номер лотка Расход жидкости,
кг/с
αp/αs
1
0,068 2,49
0,096 2,29
0,159 1,84
2
0,068 3,25
0,096 2,77
0,159 1,76
Таблица
ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ВИРОБНИЦТВА І ВИКОРИСТАННЯ ЕНЕРГЕТИЧНИХ РЕСУРСІВ
ПРОБЛЕМИ ЗАГАЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ • 18/2008
www.ienergy.kiev.ua32
Таким образом, можно сделать вывод, что на
определенных режимах профилирование поверх-
ности позволяет увеличить интенсивность тепло-
обмена пленки с воздухом более чем втрое. Такое
значительное увеличение коэффициента тепло-
отдачи, по-видимому, связано с интенсивным пе-
ремешиванием жидкости при ее течении по про-
филированной поверхности. С нашей точки зре-
ния, обнаруженный эффект представляет боль-
шой интерес для разработки эффективных
устройств для охлаждения жидкости. Представ-
ляется целесообразным провести детальное
исследование влияния геометрических характе-
ристик лотка, расхода жидкости и температур-
ного режима на степень интенсификации тепло-
обмена.
1. Леонтьев А.И., Олимпиев В.В., Дилевская Е.В., Исаев С.А. Существо механизма интенсификации теплообмена на по-
верхности со сферическими выемками // Изв. Росс. акад. наук, Энергетика. – 2002. – № 2. – С. 117–135.
2. Халатов А.А., Борисов И.И., Шевцов С.В. Теплообмен и гидродинамика в полях центробежных массовых сил. Т. 5:
Тепломассообмен и теплогидравлическая эффективность вихревых и закрученных потоков. – Киев: Институт технической
теплофизики НАН Украины, 2005. – 500 с.
ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ВИРОБНИЦТВА І ВИКОРИСТАННЯ ЕНЕРГЕТИЧНИХ РЕСУРСІВ
33Теплообмін iз повітрям плівки рідини, що стікає пласкою поверхнею зі сферичними
заглибленнями • ДУБРОВСЬКИЙ В.В., ПІДВИСОЦЬКИЙ О.М., ШРАЙБЕР О.А.
|
| id | systemreorg-article-350 |
| institution | System Research in Energy |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-19T01:11:07Z |
| publishDate | 2008 |
| publisher | General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | systemreorg/fa/5d4dfd3198d2a512da2c5a869cb645fa.pdf |
| spelling | systemreorg-article-3502026-07-18T12:57:37Z Heat transfer of a liquid film flowing over a flat surface with spherical indentations with air Теплообмін із повітрям плівки рідини, що стікає пласкою поверхнею зі сферичними заглибленнями Dubrovskyi V.V. Pidvysotskyi O.M. Shraiber O.A. heat transfer intensification, profiled surface, indentation, cooling of circulating water. інтенсифікація теплообміну, профільована поверхня, заглиблення, охолодження циркуляційної води. We have performed an experimental study of the heat transfer of a liquid film flowing over a flat surface with spherical indentations with air. We have established that using profiled surfaces enables one to enhance significantly (trice and even more) the heat transfer intensity. Проведено експериментальні дослідження теплообміну з повітрям плівки рідини, що стікає пласкою поверхнею зі сферичними заглибленнями. Встановлено, що профілювання поверхні дозволяє значно (втричі та більше) підвищити інтенсивність теплообміну. General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine 2008-11-20 Article Article application/pdf https://systemre.org/index.php/journal/article/view/350 System Research in Energy; No. 2 (18) (2008): The Problems of General Energy; 32-33 Системні дослідження в енергетиці; № 2 (18) (2008): Проблеми загальної енергетики; 32-33 2786-7102 2786-7633 uk https://systemre.org/index.php/journal/article/view/350/294 Copyright (c) 2008 Dubrovskyi V.V., Pidvysotskyi O.M., Shraiber O.A. https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0 |
| spellingShingle | heat transfer intensification profiled surface indentation cooling of circulating water. Dubrovskyi V.V. Pidvysotskyi O.M. Shraiber O.A. Heat transfer of a liquid film flowing over a flat surface with spherical indentations with air |
| title | Heat transfer of a liquid film flowing over a flat surface with spherical indentations with air |
| title_alt | Теплообмін із повітрям плівки рідини, що стікає пласкою поверхнею зі сферичними заглибленнями |
| title_full | Heat transfer of a liquid film flowing over a flat surface with spherical indentations with air |
| title_fullStr | Heat transfer of a liquid film flowing over a flat surface with spherical indentations with air |
| title_full_unstemmed | Heat transfer of a liquid film flowing over a flat surface with spherical indentations with air |
| title_short | Heat transfer of a liquid film flowing over a flat surface with spherical indentations with air |
| title_sort | heat transfer of a liquid film flowing over a flat surface with spherical indentations with air |
| topic | heat transfer intensification profiled surface indentation cooling of circulating water. |
| topic_facet | heat transfer intensification profiled surface indentation cooling of circulating water. інтенсифікація теплообміну профільована поверхня заглиблення охолодження циркуляційної води. |
| url | https://systemre.org/index.php/journal/article/view/350 |
| work_keys_str_mv | AT dubrovskyivv heattransferofaliquidfilmflowingoveraflatsurfacewithsphericalindentationswithair AT pidvysotskyiom heattransferofaliquidfilmflowingoveraflatsurfacewithsphericalindentationswithair AT shraiberoa heattransferofaliquidfilmflowingoveraflatsurfacewithsphericalindentationswithair AT dubrovskyivv teploobmínízpovítrâmplívkirídiniŝostíkaêplaskoûpoverhneûzísferičnimizagliblennâmi AT pidvysotskyiom teploobmínízpovítrâmplívkirídiniŝostíkaêplaskoûpoverhneûzísferičnimizagliblennâmi AT shraiberoa teploobmínízpovítrâmplívkirídiniŝostíkaêplaskoûpoverhneûzísferičnimizagliblennâmi |