Теплоотдача в поток гелий-ксеноновой смеси с низким значением числа Прандтля при течении в канале с большим аспектным отношением

Проведено комплексное экспериментальное и расчётное исследование процессов теплообмена в гелий-ксеноновой смеси с числом Прандтля равным 0,23. Впервые показаны особенности теплообмена в квазитреугольной трубке с малым эффективным диаметром и большим аспектным соотношением D/L>150. Квазитреугольный профиль трубки получен деформированием круглой трубки прокаткой через трехшариковые валки. При больших числах Рейнольдса на выходе из узкого сечения в цилиндрическую часть трубки наблюдается захолаживание смеси вызванное существенным ускорением газового потока. Имеющиеся в литературе данные по теплообмену в рассматриваемых условиях дают разброс чисел Нуссельта, рассчитанных по различным эмпирическим зависимостям, практически в три раза. 

Геометрия, расчётная сетка и постановка задачи для моделирования теплообмена в квазитреугольной трубке.

Показано, что результаты экспериментов и моделирования хорошо обобщаются зависимостью Петухова при использовании коэффициента гидравлического сопротивления равного 0,57 от гидравлического сопротивления трубки круглого поперечного сечения. 

Зависимость числа Нуссельта от числа Рейнольдса для квазитреугольного канала: полные ромбы – число Нуссельта, рассчитанное по среднемассовой температуре восстановления, квадраты,  треугольники и пунктирные линии – значения числа Нуссельта, полученные по формуле Петухова с различным определением коэффициента гидравлического сопротивления.

ИТ СО РАН. Руководитель работы к. ф.-м. н. Максим Сергеевич Макаров. Тел. +7 (383) 330-60-44.