ТЕПЛОФИЗИКА ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР, 2015, том 53, № 2, с. 319-320
УДК 536.24
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛООБМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЦЕНТРОБЕЖНОГО И ДИАМЕТРАЛЬНОГО ДИСКОВЫХ ВЕНТИЛЯТОРОВ
© 2015 г. Ю. М. Приходько, В. П. Фомичев, В. П. Чехов
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, г. Новосибирск
E-mail:prih@itam.nsc.ru, lumin@ngs.ru Поступило в редакцию 12.07.2014 г.
DOI: 10.7868/S0040364415020209
ВВЕДЕНИЕ
В дисковых вентиляторах одной из характерных особенностей является развитая поверхность дисков, что делает перспективным их использование в качестве теплообменников. В связи с этим исследование процессов теплообмена в таком аппарате представляет значительный интерес.
Дисковые вентиляторы конструктивно могут выполняться в двух различных вариантах (рис. 1): с преимущественным движением газа или жидкости в радиальном направлении — центробежные дисковые вентиляторы (ЦДВ) и в азимутальном направлении с тангенциальными входом и выходом газа с одной стороны ротора — диаметральные дисковые вентиляторы (ДДВ).
(а) (б)
Рис. 1. Характер течения в центробежном (а) и диаметральном (б) дисковых вентиляторах.
ПОСТАНОВКА ЭКСПЕРИМЕНТА
В работе [1] были представлены результаты экспериментов с теплообменными характеристиками центробежного дискового вентилятора. В настоящей работе приводятся результаты исследования теплообмена для диаметрального дискового вентилятора, выполненного в аналогичных условиях. Эксперимент проводился на установке, описанной в [1]. Замена кожуха позволила использовать установку как диаметральный дисковый вен-
тилятор. Все геометрические параметры ротора сохранены.
Эксперимент проводился следующим образом. Ротор раскручивался до заданной угловой скорости, обороты фиксировались в диапазоне от 600 об./мин до 3800 об./мин с шагом 400 об./мин. Затем осуществлялся нагрев дисков до заданной температуры (35, 40, 50, 60 и 70°С) в точке расположения первого датчика при температуре воздуха на входе вентилятора 22—24°С.
После выхода системы на стационарный режим проводились замеры напряжения датчиков. Значения напряжений, полученные в течение одного опроса, усреднялись и по ним вычислялись значения температуры датчиков. Погрешность полученной температуры не превышала 0.5%. Температуру воздуха измеряли с помощью термоанемометра ТТМ-2 с разрешающей способностью измерения температуры — 0.1°С.
РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА
На рис. 2 представлено относительное распределение температуры по диску при различной скорости вращения ротора для двух типов дисковых вентиляторов. Здесь Тотн — отношение температуры каждого датчика к температуре первого датчика.
На рис. 2 можно видеть, что с увеличением скорости вращения ротора увеличивается теплоотдача от поверхности дисков, причем для центробежного дискового вентилятора теплообмен происходит более интенсивно, чем для диаметрального вентилятора. Это видно и по разности температур АТ воздуха на входе и выходе вентилятора (рис. 3).
Для получения безразмерных зависимостей, экспериментальные данные обрабатывались по методике, описанной в [2]. На рис. 4 представлены результаты экспериментов в виде зависимости 1§(Ми) от 1§(Яе), где
320
ПРИХОДЬКО и др.
(а)
1.00 0.95 0.90 0.85 0.80 0.75
0.70
♦ 600 ■ 1000
А 1400 X 1800
- 2200 • 2600
+ 3000 — 3400
_1_
_1_
60 70 80 90 100
90 (б)
110 120 Я, мм
1.00 г
0.95 -
0.90 -
0.85
0.80
0.75
0.70
60 70 80 90 100 110 120
Я, мм
Рис. 2. Относительное распределение температуры по диску при нагреве внутренней кромки до 60°С при различной скорости вращения ротора: (а) — ДДВ, (б)- ЦДВ [1].
2.8
2.8 2.6 2.4 2.2 2.0 1.8 1.6
1.4
4.6
4.8
(б)
5.0
5.2
5.4 5.6 1§(Яе)
5.4 5.6 1§(Яе)
Рис. 4. Зависимость 1я(Ки) от ^(Яе) при различных температурах диска в точке расположения первого датчика: (а) - ДДВ, (б) - ЦДВ [1]; 1 - 35°С, 2 - 40, 350, 4 - 60, 5 - 70.
отн
отн
Ми = ^
Яе =
X V
Сравнение графиков на рис. 4 показывает более высокую теплоотдачу ЦДВ по отношению к ДДВ.
АT 25
20 15 10
1
Л.--А 2
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
ю, об/мин
Рис. 3. Зависимость величины нагрева воздуха при прохождении через вентилятор от оборотов ротора при различной степени нагрева внутренней кромки дисков: 1 - ЦДВ, 2 - ДДВ.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Получены экспериментальные данные о теп-лообменных характеристиках дисков в диаметральном дисковом вентиляторе. Построены зависимости 1§(Ми) от 1§(Яе) для различных условий работы диаметрального дискового вентилятора. Произведено сравнение теплообменных характеристик диаметрального и центробежного дисковых вентиляторов в схожих условиях. Полученные результаты позволяют сделать вывод о более высокой эффективности теплообмена ротора с дисками в центробежных дисковых вентиляторах по сравнению с диаметральными дисковыми вентиляторами.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Приходько Ю.М., Чехов В.П., Фомичев В.П. Исследование теплообмена в центробежных дисковых вентиляторах // ТВТ. 2013. Т. 51. № 5. С. 791.
2. Капинос В.М. Теплообмен свободно вращающегося неравномерно нагретого диска // ИФЖ. 1963. Т. 6. № 3. С. 12.
5
ТЕПЛОФИЗИКА ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР том 53 № 2 2015
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.