Influence of the relative velocity between water and air on their heat transfer at the flow of a film along a profiled surface
The process of cooling of the circulation water in film cooling towers depends on the intensity of the air flow that can be formed in these apparatus by natural draught or by forced ventilation. The air flow velocity affects substantially the heat transfer of contacting phases.Earlier, we carried ou...
Збережено в:
| Дата: | 2012 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine
2012
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://systemre.org/index.php/journal/article/view/461 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | System Research in Energy |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
System Research in Energy| _version_ | 1871103837367959552 |
|---|---|
| author | Dubrovskyi V.V. Pidvysotskyi O.M. |
| author_facet | Dubrovskyi V.V. Pidvysotskyi O.M. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Dubrovskyi V.V.",
"institution": null
},
{
"author": "Pidvysotskyi O.M.",
"institution": null
}
] |
| author_sort | Dubrovskyi V.V. |
| baseUrl_str | https://systemre.org/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-18T12:57:40Z |
| description | The process of cooling of the circulation water in film cooling towers depends on the intensity of the air flow that can be formed in these apparatus by natural draught or by forced ventilation. The air flow velocity affects substantially the heat transfer of contacting phases.Earlier, we carried out experiments with profiled flumes in still ambient air. The aim of the present work is to investigate the heat transfer under the conditions of forced air flow over a liquid film in the countercurrent mode.Using the specially developed experimental facility, we have studied the influence of the relative velocity between water and air on the convective heat transfer from a liquid film, which flows down along the surface with spherical dimples of different sizes. We have revealed the influence of different factors on the heat transfer intensity.We have found the values of heat transfer coefficients for different relative velocities of the contacting phases on Our experiments have shown that the convective heat transfer from a water film to ambient air grows significantly under conditions of forced blow-off as compared with a still medium. |
| first_indexed | 2026-03-24T02:01:50Z |
| format | Article |
| fulltext |
26 ISSN 1562-8965. Проблеми загальної енергетики, 2012, вип. 3 (30)
Процес охолодження циркуляційної води у
плівкових градирнях залежить від інтенсивно-
сті повітряного потоку, який у градирнях може
утворюватися як природною тягою, так і при-
мусовою вентиляцією. Швидкість потоку
істотно впливає на теплообмін контактуючих
фаз. При використанні поверхонь зі сферич-
ними лунками, по яких стікає плівка рідини,
як показали раніше проведені нами досліджен-
ня [1, 2], суттєво інтенсифікується теплообмін
у порівнянні з гладкою поверхнею. На відміну
від дослідів, що було виконано з профільова-
ними лотками в нерухомому оточуючому
повітрі [1, 2], метою цієї роботи є дослідження
теплообміну в умовах примусового обдування
плівки рідини повітряним потоком у режимі
протитечії.
Експериментальна установка. Методика
проведення дослідів. На рис. 1 показана спро-
щена схема стенда, на якому проводились
дослідження тепловіддачі від води до повітря
при її стіканні по лотку. За основу був взятий
стенд, який використовувався у дослідженнях
раніше [1]. Вода з водонагрівача 1 по трубопро-
воду 2 поступала на дослідний лотік 3 і стікала
по ньому в піддон 4, з якого за допомогою від-
центрового насоса 5 поверталась у водонагрі-
вач. Таким чином, забезпечувалась циркуляція
води у замкненому контурі. В процесі досліду
встановлювалась необхідна температура води в
контурі, яка підтримувалась незмінною за
допомогою електронного терморегулятора (на
рисунку не показаний). Температура води, що
подавалась на лотік, контролювалась цифро-
вим термометром 6. Витрата води у лотку
визначалась за допомогою лічильника.
Рис. 1. Схема стенда
В процесі реконструкції стенд був дообладна-
ний пристроєм обдування, який забезпечував
повітряний потік над поверхнею плівки рідини.
Пристрій складався з електродвигуна 7, відцент-
рового вентилятора 8, ресивера 9 для зменшен-
ня пульсацій тиску повітря і короба-повітроводу
УДК 536.24 В.В. ДУБРОВСЬКИЙ, канд. техн. наук,
О.М. ПІДВИСОЦЬКИЙ, канд. техн. наук
Інститут загальної енергетики НАН України, м. Київ
ВПЛИВ ВІДНОСНОЇ ШВИДКОСТІ ВОДИ ТА ПОВІТРЯ НА ЇХ ТЕПЛООБМІН
ПРИ ТЕЧІЇ ПЛІВКИ ПО ПРОФІЛЬОВАНІЙ ПОВЕРХНІ
Експериментально досліджено вплив відносної швидкості води та повітря на тепловід-
дачу до оточуючого середовища від плівки рідини, що стікає по поверхні зі сферичними
лунками. Отримано дані щодо коефіцієнта тепловіддачі для різних розмірів лунок і вит-
рат рідини.
К л ю ч о в і с л о в а: профільована поверхня, лунки, відносна швидкість води та повіт-
ря, тепловіддача.
© В.В. ДУБРОВСЬКИЙ, О.М. ПІДВИСОЦЬКИЙ, 2012
ДОСЛІДЖЕННЯ ТА ОПТИМІЗАЦІЯ ТЕХНОЛОГІЧНИХ
ОБ’ЄКТІВ І СИСТЕМ ЕНЕРГЕТИКИ
27
10. В процесі експеримента лотік накривався
спеціальним кожухом 11, який зроблено з про-
зорого органічного скла для візуальних спосте-
режень поведінки плівки. В кожух знизу нагні-
талось повітря, яке взаємодіяло з плівкою у
режимі протитечії. Для відведення повітряного
потоку з кожуха в атмосферу використовувався
короб 12. Інтенсивність повітряного потоку в
кожусі регулювалась спеціальною засувкою 13.
Швидкість потоку повітря над плівкою води
визначалась анемометром. За допомогою датчи-
ків 14 та 15 диференціального цифрового термо-
метра 16 вимірювалась різниця температур між
точками на початку течії плівки і в кінці. Також
стенд був обладнаний термометрами для вимі-
рювання температури та вологості повітря.
Методика визначення коефіцієнта тепло-
віддачі від плівки води до повітря в умовах її
примусового обдування повітряним потоком в
цілому не відрізнялась від тієї, що використо-
вувалась раніше [1]. Дослідний профільований
лотік розміщувався на стенді з нахилом і на
відміну від попередніх експериментів накри-
вався кожухом. Встановлювались початкова
стабілізована температура циркуляційної води,
її витрата та інтенсивність повітряного потоку
над поверхнею плівки.
За даними, отриманими в дослідах,
визначалась кількість тепла Q, яка відбиралась
від води при її стіканні по лотку:
Q =c GΔt,
де с – питома теплоємність води; G – її масова
витрата; Δt – різниця між температурами води
у верхній та нижній точках лотка.
Середній на довжині течії плівки коефіцієнт
тепловіддачі визначався за формулою
Ньютона – Ріхмана:
α = Q/(F(tw – ta)),
де F – площа поверхні плівки, що контактува-
ла з повітрям; tw – середня температура води в
лотку; ta – середня температура повітря над
плівкою вздовж течії.
Проведення дослідів. В експериментах
використовувались три лотки шириною 180 мм
зі сферичними лунками різних діаметрів та
глибин: Л13, Л20 і Л30 (відповідно діаметри
лунок 13, 20 і 30 мм, їх глибини 4, 6 і 9 мм).
Лунки розташовані у шаховому порядку (від-
стань між центрами лунок у рівносторонньому
трикутнику дорівнювала відповідно 26, 40 і
60 мм). Дослідні лотки встановлювались на
стенді під кутом 30 град до горизонту. Довжина
ділянки течії рідини по лотку L, де мала місце
взаємодія фаз вода – повітря, становила 1,7 м.
В експериментах температура води на вході в
лотік підтримувалась 40°С, її витрата G зміню-
валась від 0,068 до 0,143 кг/с, а швидкість
повітряного потоку Va над плівкою рідини –
від 0 до 4,3 м/с. Для кожного досліду
визначався ступінь охолодження води Δt, та
розраховувались коефіцієнти тепловіддачі α.
Результати досліджень. На рис. 2 як приклад
наведено отриману з експериментів залежність
ступеня охолодження стікаючої води від її вит-
рати. Дані приведено для лотка Л20. Швидкість
повітряного потоку для кривих 1 – 3 становила
відповідно 4,3; 3,1 та 1,8 м/с. У порівнянні з
нерухомим повітрям (крива 4) охолодження
води при примусовому обтіканні плівки повіт-
ряним потоком помітно збільшується.
ISSN 1562-8965. Проблеми загальної енергетики, 2012, вип. 3 (30)
Вплив відносної швидкості води та повітря на їх теплообмін при течії плівки по профільованій поверхні
Рис. 2. Залежність ступеня охолодження рідини від витрати
28
Таблиця 1 – Відносна швидкість
контактуючих фаз
В табл. 1 приведено обчислені значення від-
носної швидкості контактуючих фаз з ураху-
ванням швидкості потоку води по лотках, яка
була отримана експериментально [2].
На рис. 3 показано залежність коефіцієнта
тепловіддачі від відносної швидкості Vr фаз
при течії води по лотках з витратою
G = 0,068 кг/с (1 – лотік Л13, 2 – Л20, 3 –
Л30). Природно, коефіцієнт збільшується при
збільшенні Vr. На даному режимі обдування
плівки рідини повітряним потоком, а також
при малій витраті води і тонкій плівці на
поверхні лотка, найкращий результат показу-
вав лотік з невеликими лунками (Л13).
Криві 1 – 3 на рис. 4 ілюструють вплив роз-
мірів лунок на коефіцієнт тепловіддачі при
обдуванні плівки потоком повітря зі швидкі-
стю 4,3; 3,1 та 1,8 м/с відповідно. В цьому при-
кладі витрата води становила 0,068 кг/с. З
рисунка видно, що лотік з більшими лунками
(Л30) на усіх швидкостях повітря має менший
коефіцієнт тепловіддачі.
ISSN 1562-8965. Проблеми загальної енергетики, 2012, вип. 3 (30)
В.В. ДУБРОВСЬКИЙ, О.М. ПІДВИСОЦЬКИЙ
Рис. 3. Залежність коефіцієнта тепловіддачі від відносної швидкості фаз
Рис. 4. Коефіцієнти тепловіддачі від води до повітря на лотках із різними розмірами лунок
29
Висновки
Проведено експериментальне дослідження
впливу відносної швидкості води та повітря на
їх теплообмін при течії плівки по профільова-
ній поверхні. Знайдено значення коефіцієнтів
тепловіддачі при різних відносних швидкостях
контактуючих фаз на лотках з різними розмі-
рами лунок.
Досліди показали, що тепловіддача від плів-
ки води до оточуючого повітря значно збіль-
шується в умовах примусового обдування у
порівнянні з нерухомим середовищем.
1. Дубровский В.В., Подвысоцкий А.М.,
Шрайбер А.А. Экспериментальное исследо-
вание теплообмена пленки жидкости, сте-
кающей по профилированной поверхности,
с воздухом // Проблеми загальної енергети-
ки. – 2009. – № 19. – С. 39–45.
2. Шрайбер А.А., Дубровский В.В.,
Подвысоцкий А.М. Обобщение опытных
данных по теплообмену пленки жидкости,
стекающей по гладким и профилирован-
ным поверхностям, с воздухом // Пром.
теплотехника. – 2010. – Т. 32, № 4. –
С. 21–27.
Надійшла до редколегії: 10.10.2012 р.
ISSN 1562-8965. Проблеми загальної енергетики, 2012, вип. 3 (30)
Вплив відносної швидкості води та повітря на їх теплообмін при течії плівки по профільованій поверхні
|
| id | systemreorg-article-461 |
| institution | System Research in Energy |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-19T01:14:33Z |
| publishDate | 2012 |
| publisher | General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | systemreorg/08/18a3686df7987859bff9883b69abc608.pdf |
| spelling | systemreorg-article-4612026-07-18T12:57:40Z Influence of the relative velocity between water and air on their heat transfer at the flow of a film along a profiled surface Вплив відносної швидкості води та повітря на їх теплообмін при течії плівки по профільованій поверхні Dubrovskyi V.V. Pidvysotskyi O.M. profiled surface, dimples, relative velocity between water and air, convective heat transfer. профільована поверхня, лунки, відносна швидкість води та повітря, тепловіддача. The process of cooling of the circulation water in film cooling towers depends on the intensity of the air flow that can be formed in these apparatus by natural draught or by forced ventilation. The air flow velocity affects substantially the heat transfer of contacting phases.Earlier, we carried out experiments with profiled flumes in still ambient air. The aim of the present work is to investigate the heat transfer under the conditions of forced air flow over a liquid film in the countercurrent mode.Using the specially developed experimental facility, we have studied the influence of the relative velocity between water and air on the convective heat transfer from a liquid film, which flows down along the surface with spherical dimples of different sizes. We have revealed the influence of different factors on the heat transfer intensity.We have found the values of heat transfer coefficients for different relative velocities of the contacting phases on Our experiments have shown that the convective heat transfer from a water film to ambient air grows significantly under conditions of forced blow-off as compared with a still medium. Процес охолодження циркуляційної води у плівкових градирнях залежить від інтенсивності повітряного потоку, який у градирнях може утворюватися як природною тягою, так і примусовою вентиляцією. Швидкість потоку істотно впливає на теплообмін контактуючих фаз.Раніше було виконано досліди з профільованими лотками в нерухомому оточуючому повітрі. Метою цієї роботи є дослідження теплообміну в умовах примусового обдування плівки рідини повітряним потоком у режимі протитечії.На розробленому стенді експериментально досліджено вплив відносної швидкості води та повітря на тепловіддачу від плівки рідини, що стікає по поверхні зі сферичними лунками різного розміру. Виявлено вплив різних факторів на ефективність теплообміну.Знайдено значення коефіцієнтів тепловіддачі при різних відносних швидкостях контактуючих фаз на лотках з різними розмірами лунок.Досліди показали, що тепловіддача від плівки води до оточуючого повітря значно збільшується в умовах примусового обдування у порівнянні з нерухомим середовищем. General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine 2012-10-19 Article Article application/pdf https://systemre.org/index.php/journal/article/view/461 System Research in Energy; No. 3 (30) (2012): The Problems of General Energy; 5-11 Системні дослідження в енергетиці; № 3 (30) (2012): Проблеми загальної енергетики; 5-11 2786-7102 2786-7633 uk https://systemre.org/index.php/journal/article/view/461/396 Copyright (c) 2012 Dubrovskyi V.V., Pidvysotskyi O.M. https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0 |
| spellingShingle | profiled surface dimples relative velocity between water and air convective heat transfer. Dubrovskyi V.V. Pidvysotskyi O.M. Influence of the relative velocity between water and air on their heat transfer at the flow of a film along a profiled surface |
| title | Influence of the relative velocity between water and air on their heat transfer at the flow of a film along a profiled surface |
| title_alt | Вплив відносної швидкості води та повітря на їх теплообмін при течії плівки по профільованій поверхні |
| title_full | Influence of the relative velocity between water and air on their heat transfer at the flow of a film along a profiled surface |
| title_fullStr | Influence of the relative velocity between water and air on their heat transfer at the flow of a film along a profiled surface |
| title_full_unstemmed | Influence of the relative velocity between water and air on their heat transfer at the flow of a film along a profiled surface |
| title_short | Influence of the relative velocity between water and air on their heat transfer at the flow of a film along a profiled surface |
| title_sort | influence of the relative velocity between water and air on their heat transfer at the flow of a film along a profiled surface |
| topic | profiled surface dimples relative velocity between water and air convective heat transfer. |
| topic_facet | profiled surface dimples relative velocity between water and air convective heat transfer. профільована поверхня лунки відносна швидкість води та повітря тепловіддача. |
| url | https://systemre.org/index.php/journal/article/view/461 |
| work_keys_str_mv | AT dubrovskyivv influenceoftherelativevelocitybetweenwaterandairontheirheattransferattheflowofafilmalongaprofiledsurface AT pidvysotskyiom influenceoftherelativevelocitybetweenwaterandairontheirheattransferattheflowofafilmalongaprofiledsurface AT dubrovskyivv vplivvídnosnoíšvidkostívoditapovítrânaíhteploobmínpritečííplívkipoprofílʹovaníjpoverhní AT pidvysotskyiom vplivvídnosnoíšvidkostívoditapovítrânaíhteploobmínpritečííplívkipoprofílʹovaníjpoverhní |