Developing a Model of Condensation under Zero- and Nonzero-Gravity Conditions for Miniature Loop Heat Pipes

A. A. Velikanov; Великанов А. А.; D. N. Il’mov; Ильмов Д. Н.; S. B. Kudryakov; Кудряков С. Б.; O. A. Nagornova; Нагорнова О. А.; V. V. Sobolev; Соболев В. В.

doi:10.31857/S0040364423010118

Разработка модели конденсации в условиях невесомости и при наличии силы тяжести для миниатюрных контурных тепловых труб

Авторы: Великанов А.А.¹, Ильмов Д.Н.¹, Кудряков С.Б.¹, Нагорнова О.А.¹, Соболев В.В.¹
Учреждения:
1. АО ГНЦ “Центр Келдыша”
Выпуск: Том 61, № 1 (2023)
Страницы: 130-139
Раздел: Тепломассообмен и физическая газодинамика
URL: https://journal-vniispk.ru/0040-3644/article/view/138657
DOI: https://doi.org/10.31857/S0040364423010118
ID: 138657

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Разработана физико-математическая модель конденсации при кольцевом режиме течения, когда влияние силы тяжести пренебрежимо мало. Модель конденсации основана на вычислении потерь давления на трение с помощью методики Сана и Мишима, разработанной для миниканалов. Учитывается восстановление давления вследствие уменьшения скорости пара. В предположении, что конденсат двигается в виде ламинарной пленки с распределением скорости по закону Хагена–Пуазейля, вычисляются ее толщина и истинное паросодержание. Для наземных условий разработан способ сопряжения модели кольцевого течения с моделью расслоенного течения, которое может реализовываться на конечном участке конденсации при уменьшении скорости пара и доминировании силы тяжести. Благодаря этому расчетные результаты по определению среднего коэффициента теплоотдачи и длины участка конденсации при наличии силы тяжести хорошо согласуются с экспериментальными результатами, полученными в миниатюрной аммиачной контурной тепловой трубе в климатической камере.

Список литературы

Майданик Ю.Ф., Ферштатер Ф.Г., Пастухов В.Г. Контурные тепловые трубы: разработка, исследование, элементы инженерного расчета. Свердловск: УрО АН СССР, 1989. 52 с.
Справочник по теплообменникам. В 2-х т. Т. 1 / Пер. с англ. Под ред. Петухова Б.С., Шикова В.К. М.: Энергоатомиздат, 1987. 560 с.
Guohui Zhou, Ji Li. Two-phase Flow Characteristics of a High Performance Loop Heat Pipe with Flat Evaporator under Gravity // Int. J. Heat Mass Transfer. 2018. V. 117. P. 1063.
Kaifen Yan, Nanxi Li, Runze Zhao et al. Visualization Study on the Condensation in a Propylene Loop Heat Pipe Operating at Condenser Temperatures between 153 and 283 K // Appl. Thermal Eng. 2021. V. 185. 116349.
Dobson M.K., Chato J.C. Condensation in Smooth Horizontal Tubes // Heat Transfer. 1998. V. 120. P. 193.
Akers W.W., Deans H.A., Crosser O.K. Condensing Heat Transfer within Horizontal Tubes // Chem. Eng. Prog. Symp. Ser. 1959. V. 55. P. 171.
Chernysheva M.A., Vershinin S.V., Maydanik Yu.F. Heat Transfer During Condensation of Moving Steam in a Narrow Channel // Int. J. Heat Mass Transfer. 2009. V. 52. P. 2437.
Cavallini A., Zecchin R. Heat Transfer and Pressure Drop in Forced Convection Condensation Inside Tubes // Proc. I.I.R. Joint Meeting of Commissions B1 and B2. Freudenstadt, Germany, 1972. P. 139.
Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. М.: Энергия, 1975. С. 263.
Shah M.M. A General Correlation for Heat Transfer During Film Condensation Inside Pipes // Int. J. Heat Mass Transfer. 1979. V. 22. P. 547.
Mishkinis D., Ochterbeck J.M. Analysis of Tubeside Condensation in Microgravity and Earth-normal Gravity // Proc. 5th Minsk Int. Seminar ‘‘Heat Pipes, Heat Pumps, Refrigerators”, Minsk, Belarus, 2003. P. 36.
Буз В.Н., Горин В.В., Гоголь Н.И. Моделирование полной конденсации пара внутри трубы // IV Рос. нац. конф. по теплообмену. 2006. С. 57.
Ховалыг Д., Бараненко А.В. Методы расчета градиента давления двухфазного потока при течении в малых каналах // Вестник Международной академии холода. 2012. № 1. С. 3.
Sun L., Mishima K.A. Evaluation Analysis of Prediction Methods for Two-phase Flow Pressure Drop in Mini-channels // Int. J. Multiphase Flow. 2009. V. 35. № 1. P. 47.
Попов Д.Н., Панаиотти С.С., Рябинин М.В. Гидромеханика. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. 383 с.
Butterworth D. Simplified Methods for Condensation on a Vertical Surface with Vapour Shear. UKAEA Rept. AERE-R9683, 1981.
Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. М.: Машгиз, 1962. 460 с.
Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: Наука, 1972. 720 с.
Chato J.C. Laminar Condensation Inside Horizontal and Inclined Tubes // ASHRAE J. 1962. V. 4. № 2. P. 52.
Jaster H., Kosky P.G. Condensation Heat Transfer in a Mixed Flow Regime // Int. J. Heat Mass Transfer. 1976. V. 19. P. 95.