Бул изилдөө, тыгыз катуу бөлүкчөлөрын шахматтык бору деметлери арасындан гечтиги кыймылдуу катмарлуу жылуулук алмаштыргычлеринде тик жана горизонталдык бору аралыкларынын бөлүкчө агымыны жана жылуулук өткөрүүни насыл дегиштирдигини эксперименттик оларак инжелемиштир. Изилдөөчүлөр үч ар башка бөлүкчө ортамыйла агымды визуалдаштыруу тажрыйбалери йүрүтмүш; тик түтүк аралыгыны В = 1,0Д–2,5Д арасында, горизонталдык аралыгы исе Х = 0,58Д жана Х = 2,16Д олажак шекилде дегиштирмиштир. Узун позламалы гөрүнтүлер, бүдөмүк логика табанлы чет аныктоо йөнтемийле анализ едилмиш; ак эритилген алюмина бөлүкчөлөрыйла герчеклештирилен жылуулук өткөрүү тажрыйбалеринде ен ийи сонуч Х = 0,58Д аралыклы шахматтык түтүк тутамынде елде едилмиштир. Бу дүзенлеменин жалпы жылуулук өткөрүү коэффициентсы жалгыз түтүкйа ылайык орталама йүзде 8,5 дагы жогорку аныкталган. ошондой болсо да изилдөө хакем баалоосинден гечмемиш бир препринттир; жылуулук өткөрүү салыштыруулары гана белирли бир бөлүкчө түрү, жалгыз түтүк чапы жана сынырлы геометрик кошуллар үчүн йапылмыштыр.

Натыйжалар, борулар арасындаки бошлугун гана бөлүкчөлөрын гечебилежеги аланы белирлемедигини; кыймылсыз аймаклерин, бөлүкчө килитленмесинин, бошлук бөлгелеринин жана бору йүзейиндеки бөлүкчө жаңыланышынин нереде олушажагыны да контрол еттигини көрсөтөт. Гениш горизонталдык аралыкта, айрыкча кичине тик ачыклыкларда бөлүкчөлөр ики бору арасында килитлениркен; дагы дар горизонталдык аралык, шахматтык геометринин еткисийле ошол эле бөлгейи еткин бир бөлүкчө агым каналына дөнүштүрмүштүр.

Араштырмада дар аралыклы шахматтык дүзенин, сыралы түтүк тутамыне кыйасла темас жылуулук диренжийле илишкили модел параметресини йүзде 26, нүфуз жылуулук диренжийле илишкили параметрейи исе йүзде 18 азалттыгы билдирилген. Бу параметрелер түздөн-түз өлчүлмүш мутлак жылуулук диренч дегерлери дегил, бойутсуз жылуулук өткөрүү верилерине уйгуланан кореласйондаки коэффициентлардыр.

Изилдөөнүн негизги суроосу эмне?

Араштырманын негизги сорусу, шахматтык бору деметлеринде борулар арасындаки горизонталдык жана тик месафелерин тыгыз бөлүкчөлөрын харекетини насыл дегиштирдиги жана ортайа чыкан агым йапжылуулукнын бору йүзейинден бөлүкчөлөра герчеклешен жылуулук өткөрүүни насыл еткиледигидир.

Йогун бөлүкчөлы кыймылдуу катмарларда катуу танежиклер йер чекими еткисийле ашагы догру илерлеркен горизонталдык боруларын чевресинден гечер. Парчажыкларын бору йүзейине темас етмеси жана бет йакынындаки жылуулукнмыш бөлүкчөлөрын жаңы, дагы согук бөлүкчөлөрла йер дегиштирмеси жылуулук өткөрүү ачжылуулукндан өнемлидир. Борунун үстүнде дургун бир бөлүкчө йыгыны, алтында бөлүкчө бакымындан сейрек бир бошлук же ики бору арасында килитленмиш бир аймак олушурса бет йакынындаки бөлүкчө жаңыланышы зайыфлар.

Чалышманын хедефи гана “түтүк аралыгы арттыгында же азалдыгында не олур?” сорусуну жевапламак дегилдир. Изилдөөчүлөр, горизонталдык жана тик аралыкларын бирликте олуштурдугу геометринин бөлүкчөлөрын изледиги йолу дегиштирдигини; базы кошулларда ики бору арасындаки бөлгенин бир тыгын аланына, базы кошулларда исе ана агым каналына дөнүшебилдигини гөстермейе чалышмыштыр.

Изилдөө эмне үчүн маанилүү?

Каты бөлүкчөлөр жогорку температуралы термал энергия сактоо, тыгызлаштырылмыш күн енержиси жана ендүстрийел калдыктуу жылуулук гери казанымы системлеринде жылуулук ташыйыжы же деполайыжы ортам оларак кулланылабилмектедир. Харекетли йатаклы жылуулук алмаштыргычлеринде түтүк тутамынин дагы сык йерлештирилмеси ошол эле хажме дагы фазла жылуулук трансфер йүзейи сыгдырабилир. бирок боруларын уйгунсуз аралыкларла йерлештирилмеси бөлүкчөлөрын сыкышмасына жана йүзейлерин еткили бичимде йениленемемесине неден олабилир.

Бу неденле компакт бир тасарым хер заман дагы жогорку жылуулук өткөрүү анламына гелмез. Геометри, бөлүкчөлөры харекетсиз быракыйорса екленен бору йүзейинин бир бөлүмү термал ачыдан йетеринже кулланыламайабилир. Чалышма, бу тасарым икилемини агым гөрүнтүлери жана түздөн-түз жылуулук акжылуулук өлчүмлерийле бирликте еле алмактадыр.

Адабиятта кайсы боштук бутага алынган?

Өнжеки изилдөөлар жалгыз түтүкларын чевресиндеки кыймылсыз аймаклери, борунун алтындаки бошлук олушумуну, бөлүкчө өзелликлеринин еткисини жана сыралы йа да шахматтык сабит бору дүзенлерини инжелемиштир. бирок шахматтык бору деметлеринде горизонталдык жана тик ачыклыкларын еш заманлы дегиштирилмесийле олушан тыгын, дургунлук жана бөлүкчө жаңыланышы меканизмалары систематик бичимде йетеринже ачыкланмамыштыр.

Бу араштырмада тик ачыклык йеди ар башка дүзейде, горизонталдык ачыклык исе ики белиргин геометрийи темсил едежек шекилде дегиштирилмиштир. Бөйлеже гана тек бир бору дүзенинин фотографы чекилмемиш; бөлүкчө агым йапжылуулукнын геометрик дегишим бойунжа насыл еврилдиги изилденген.

Кулланылан бөлүкчөлөр жана физиксел өзелликлери

Акыш гөрселлештирме тажрыйбалеринде үч бөлүкчө ортамы колдонулган:

• Күресел алүминйум бөлүкчөлөры (SAP): дүзгүн йүзейли, болжол менен 2 мм чапында жана тек бойутлу дагылыма йакын бөлүкчөлөрдыр.
• Күресел олмайан алүминйум бөлүкчөлөры (NSAP): алүминйум теллерин кесилмесийле елде едилен, цилиндрик жана болжол менен 2 мм бойутлу бөлүкчөлөрдыр.
• Бейаз ергитилмиш алүмина бөлүкчөлөры (WFAP): дүзенсиз шекилли, чок бойутлу дагылыма сахип жана 0,183–1,92 мм аралыгында дегишен бөлүкчөлөрдыр. Бойут дагылымынын тепе ноктасы болжол менен 0,75 мм’дир.

FT4 тоз реометресийле белирленен өзгүл енержи дегерлеринин үч ортамда да 5 мЖ/г'ын алтында олмасы, бөлүкчөлөрын төмөн кохезйонлу олдугуну гөстермиштир. Күресел алүминйум бөлүкчөлөры ен төмөн ич жана дубал сүртүнме ачыларына сахиптир. Күресел олмайан алүминйум менен ак эритилген алюминанын дүзенсиз шекиллери, бөлүкчөлөрын бирбирине меканик оларак такылмасыны гүчлендирмиш жана сүртүнме ачыларыны йүкселтмиштир.

Парчажык шекли, агым гөрүнтүлериндеки бошлук жана дургунлук бөлгелери ачжылуулукндан өнемлидир. Күресел бөлүкчөлөр боруларын чевресинден дагы колай йениден дүзенлениркен дүзенсиз бөлүкчөлөр меканик кенетленмейе дагы йаткындыр. Буна рагмен үч ортамын да сыкыштырылабилирлик дегерлеринин төмөн олмасы, йатак йапжылуулукнын тажрыйба кошулларында ашыры сыкышмадыгыны көрсөтөт.

Акыш гөрселлештирме дүзенеги насыл чалышмыштыр?

Акыш тажрыйба системи; вакумлу беслейижи, деполама хуниси, шеффаф гөзлем бөлүмү, гечиш бөлүмү, пистон бөлүмү, бошалтма бөлүмү, електрикли догрусал харекетлендирижи жана бөлүкчө жалпыа хазнесинден пайда болгон. Парчажыклар йер чекимийле тест бөлүмүнден ашагы харекет едеркен пистонла сүрүлен табла, йатактаки илерлеме хызыны контрол етмиштир.

Пистон бөлүмү 500 мм узунлугундадыр. Табла ылдамдыгы 0,5–100 мм/с арасында айарланабилмиштир. Гөрселлештирме одасынын йүксеклиги 500 мм, ич бөлүкчө каналынын кесити 120 × 120 мм'дир. Дегиштирилебилир шеффаф уч плакалары сайесинде ар башка түтүк тутамы геометрилери ошол эле тажрыйба одасында курулмуштур.

Бору чапы Д = 38 мм оларак сабит тутулмуштур. Шашыртмалы бору деметлеринде:

• Дүшей ачыклык В = 1,0Д–2,5Д, йани 38–95 мм арасында дегиштирилмиштир.
• Дар горизонталдык ачыклык Х = 0,58Д, йани 22 мм'дир.
• Гениш горизонталдык ачыклык Х = 2,16Д, йани 82 мм'дир.
• Топлам 14 шахматтык түтүк аралыгы конфигүрасйону изилденген.
• Сыралы түтүк тутамы салыштырууларында горизонталдык ачыклык 2,16Д оларак сабитленмиш, тик ачыклык йине 1,0Д–2,5Д арасында дегиштирилмиштир.

Харекетли жана кыймылсыз аймаклер насыл айырт едилмиштир?

Изилдөөчүлөр бөлүкчө агымыны узун позламалы гөрүнтүлеме йөнтемийле кайдетмиштир. Харекет еден бөлүкчөлөр позлама сүреси бойунжа из же чизги бичиминде буланыклашыркен харекетсиз йа да чок йаваш бөлүкчөлөрын бет докусу дагы белиргин калмыштыр. Бөйлеже кыймылдуу жана кыймылсыз аймаклер арасында гөрсел бир каршытлык түзүлгөн.

Парчажыкларын үст үсте бинмеси, гөлгелер жана дүзенсиз айдынлатма неденийле сынырлар түздөн-түз елле белирленмемиштир. Гөрүнтүлере бүдөмүк логика табанлы чет аныктоо колдонулган. Йөнтем; гөрүнтүйү гри тона дөнүштүрме, гөрүнтү градйаныны хесаплама, буланык чыкарым куралларыны уйгулама жана пикселлер үчүн кенар үйелик дережеси үретме адымларыны ичермектедир.

Ишлем хатты, сийах излейижи бөлүкчөлөрла йапылан айры бир тажрыйбале сынанмыштыр. Денейде гөрүлен из чизгилеринин конумларыйла алгоритманын чыкардыгы сынырларын йакын уйум гөстердиги билдирилген. ошондой болсо да изилдөө, бу ырастоо үчүн сайысал бир хата өлчүтү же көз карандысыз ырастоо маалымат сети вермемиштир.

Ики карактеристик агым бөлгесинин орталама үйелик дегерлери Г₁ жана Г₂ оларак танымланмыш, араларындаки фарк ашагыдаки илишкийле эсептелген:

\[ \Delta G = G_1 - G_2 \]

ΔГ дегеринин бүйүмеси ики бөлгенин гөрүнтү жана харекет өзелликлеринин айрыштыгыны, йани арадаки бөлгеде тыгын же белиргин агым фарклылыгы булундугуну көрсөтөт. Шекилде айрыжа 0,05(Г_маx-Г_мин) дүзейинде бир сыныфландырма сыныры көрсөтүлгөн. Бу ешик истатистиксел бир п дегери дегилдир; гөрүнтү үйелик фаркларынын йорумланмасы үчүн кулланылан анализ өлчүтүдүр.

Исы трансфери тажрыйба дүзенеги

Исы трансфери системи; бөлүкчө елеватөрү, деполама хуниси, видалы беслейижи, тест одасы, видалы бошалтыжы, термал йаг жылуулуктыжжылуулук жана маалымат жалпыа системинден пайда болгон. Парчажык беслеме ылдамдыгы бошалтма хызындан бираз жогорку тутулмуш, фазла бөлүкчөлөр ташма каналындан жалпыа хазнесине гөндерилмиштир.

Исытылан бору түтүк тутамынин меркезинде конумландырылмыштыр. Термал йаг системи бору дуварыны тажрыйба бойунжа 160 °Ж температурата тутмуштур. Борунун дыш йүзейиндеки жылуулук акжылуулук, 10 × 10 мм бойутлу жана йүзде 3 өлчөө догрулугуна сахип Жаптеж HS-10 сенсөрүйле өлчүлмүштүр. Сенсөр чевресел оларак 30°'лик бир өлчөө аланыны капсамыштыр. Парчажык кирүү сыжаклыгы жана термал йаг сыжаклыгы Т-типи термокуплларла кайдедилмиштир.

Йатай бору тажрыйбалеринде бөлүкчө чыгуу ылдамдыгы 0,45–4,2 мм/с арасында дегиштирилмиштир. Хер ылдамдык кошулунда өлчүмлер текрарланмыш жана орталамалары колдонулган; бирок текрар сайжылуулук PDF'де белиртилмемиштир. Натыйжа графиклеринин салыштыруулы бөлүмү агырлыклы оларак 0,69–3,68 мм/с ылдамдык аралыгыны көрсөтөт.

Йерел жылуулук өткөрүү коэффициентсы насыл эсептелген?

Бору чевресиндеки белирли бир ачысал ноктадаки жергиликтүү жылуулук өткөрүү коэффициентсы ашагыдаки ешитликле эсептелген:

\[ h_{\mathrm{local},\theta} = \frac{q_{\mathrm{local},\theta}} {T_{\mathrm{tube},\theta}-T_{\mathrm{inlet}}} = \frac{K_{\mathrm{local},\theta}/\mu} {T_{\mathrm{tube},\theta}-T_{\mathrm{inlet}}} \]

• х_{ложал,θ}: θ ачжылуулукндаки жергиликтүү жылуулук өткөрүү коэффициентсыдыр; бирими W/(м²·К)'дир.
• q_{ложал,θ}: ошол эле ноктадаки бет жылуулук акжылуулукдыр; бирими W/м²'дир.
• Т_тубе,θ: сенсөр конумундаки бору йүзейи сыжаклыгыдыр.
• Т_инлет: тест одасына гирен бөлүкчөлөрын сыжаклыгыдыр.
• К_{ложал,θ}: жылуулук акжылуулук сенсөрүнден алынан микроволт жинсинден електриксел чыктыдыр.
• μ: сенсөрүн електриксел чыктжылуулукны жылуулук акжылуулукна дөнүштүрен калибрасйон коэффициентсыдыр.
• θ: борунун үст ноктасында 0°, йан ноктасында 90° жана алт ноктасында 180° олажак бичимде танымланан чевресел ачыдыр.

Формүлүн физиксел анламы, бору менен кирүү бөлүкчөлөры арасындаки хер бир келвинлик температура фаркы башына бирим йүзейден не кадар жылуулук актарылдыгыны белирлемектир. ошол эле температура фаркында дагы жогорку жылуулук акжылуулук, дагы жогорку жергиликтүү жылуулук өткөрүү коэффициентсы анламына гелир.

өлчөө белирсизликлери жылуулук акжылуулук үчүн йүзде 3,0; бору сыжаклыгы үчүн йүзде 0,3; кирүү бөлүкчө сыжаклыгы үчүн йүзде 2,5 жана хесапланан жергиликтүү жылуулук өткөрүү коэффициентсы үчүн йүзде 3,9 оларак берилген.

Топлам жылуулук өткөрүү коэффициентсы насыл эсептелген?

Бору чевресиндеки өлчүмлер 0°, 30°, 60°, 90°, 120°, 150° жана 180° конумлары үзеринден ашагыдаки шекилде орталанмыштыр:

\[ h_{\mathrm{total}} = \frac{ \frac{h_{\mathrm{local},0^\circ}+h_{\mathrm{local},180^\circ}}{2} +h_{\mathrm{local},30^\circ} +h_{\mathrm{local},60^\circ} +h_{\mathrm{local},90^\circ} +h_{\mathrm{local},120^\circ} +h_{\mathrm{local},150^\circ} }{6} \]

Бу ифаде, 0° жана 180° уч нокталарыны йарым агырлыкла, арадаки конумлары там агырлыкла дегерлендиререк алты ешит ачысал аралык үзеринден чевресел бир орталама олуштурмактадыр. Метинде “алты ачысал конум” ифадеси кулланылмасына рагмен ешитликте йеди ачы дегери йер алмактадыр. Бу дурум мухтемелен алты ачысал аралык менен йеди үлгүлөө ноктасынын ар башка сайылмасындан кайнакланмактадыр; бирок изилдөө буну ачыкча ачыкламамыштыр.

Бору аралыгы бөлүкчө агымыны насыл дегиштирмиштир?

Гениш горизонталдык ачыклык: Х = 2,16Д

В = 1,0Д кошулунда үч бөлүкчө түрүнүн тамамында тик бору бошлугу ичинде белиргин бөлүкчө дургунлугу гөрүлмүштүр. Борулар арасындаки ачыклык геометрик оларак гениш гөрүнсе де шахматтык дизилимде үст жана алт боруларын конуму, бөлүкчөлөрын бирбирине дайанарак ташыйыжы бир йапы олуштурмасына изин вермиштир.

Күресел алүминйум бөлүкчөлөрында тик ачыклык В &гт; 1,0Д олдугунда гөзле гөрүнүр тыгын чоң өлчүде ортадан калкмыш жана борунун үстүнде үчген бичимли бир кыймылсыз аймак пайда болгон. Күресел олмайан алүминйум жана ак эритилген алюмина үчүн белиргин тыгыннын ортадан калкмасы В &гт; 1,25Д кошулунда герчеклешмиштир.

Үйелик дережеси фаркларына дайанан нижел баалоо дагы жалпы бир тасарым сыныры ортайа коймуштур: Х = 2,16Д шахматтык деметте В/Д &лт; 1,5 олдугунда тик бошлукта тыгын бөлгеси девам етмиш, В/Д ≥ 1,5 олдугунда ики карактеристик бөлгенин үйелик дегерлери арасындаки фарк кичине хâле гелмиштир.

Дар горизонталдык ачыклык: Х = 0,58Д

Х = 0,58Д кошулунда инжеленен В/Д аралыгынын хичбиринде тик бору бошлугу ичинде белиргин бир тыгын бөлгеси олушмамыштыр. Бунун йерине бу аймак бөлүкчөлөрын хызлы жана сүрекли бичимде гечтиги ана агым каналына дөнүшмүштүр.

Илк багымта боруларын горизонталдык йөнде бирбирине йаклаштырылмасы агым гечидини даралтыйор гиби гөрүнмектедир. бирок шахматтык геометриде бу дегишиклик, бөлүкчөлөрын ики бору арасында дикей бир көпрү олуштурмасыны енгеллемиш жана агымын орта канала йөнелмесини сагламыштыр. Долайжылуулукйла жылуулук өткөрүүни гелиштирен етки гана ачыклыгын күчүлмеси дегил, агым йолунун йениден дүзенленмесидир.

Дүшей ачыклык бүйүдүкче борунун үстүндеки кыймылсыз аймак генишлемиштир. Күресел алүминйум бөлүкчөлөрынын бору алтында белиргин бир бошлук бөлгеси олуштурмадыгы, дүзенсиз шекилли NSAP жана WFAP бөлүкчөлөрында исе чогу кошулда бору алтында белиргин бошлук бөлгелери олуштугу гөзленмиштир.

Сыралы жана шахматтык бору деметлеринин каршылаштырылмасы

В = 1,0Д жана Х = 2,16Д кошулларында хем сыралы хем шахматтык бору деметлеринде тыгын пайда болгон. ошондой болсо да шахматтык деметтеки тыканмыш аймак сыралы деметтекинден дагы дар калмыштыр.

Сыралы түтүк тутамынде SAP жана WFAP бөлүкчөлөры үчүн борулар арасы белиргин тыгыннын бирок В/Д ≥ 2,5 дүзейинде ортадан калктыгы билдирилген. Шашыртмалы деметте исе ошол эле гечиш болжол менен В/Д = 1,5 живарында герчеклешмиштир. Бу сонуч, шахматтык йерлешимин ошол эле тик ачыклыкта бөлүкчө жаңыланышыни сыралы йерлешиме ылайык гелиштирдигини көрсөтөт.

Йерел жылуулук өткөрүү бору чевресинде насыл дагылмыштыр?

Бейаз ергитилмиш алүмина бөлүкчөлөры үчүн в_оут = 2,18 мм/с хызында жалгыз түтүк, сыралы түтүк тутамы жана ики шахматтык түтүк тутамы салыштырылган. Тек бору, сыралы демет жана Х = 2,16Д шахматтык деметте жергиликтүү жылуулук өткөрүү коэффициентсы борунун үст ноктасындан йан тарафына догру йүкселмиш, болжол менен 90° живарында ен жогорку дегерине улашмыш жана борунун алтына догру йениден азайган.

Борунун йан бөлгесиндеки бөлүкчө харекети дагы гүчлү олдугу үчүн йүзейе темас еден сыжак бөлүкчөлөр дагы хызлы узаклашмыш жана йерлерине дагы согук бөлүкчөлөр гелмиштир. Бору үстүндеки кыймылсыз аймак жана бору алтындаки бошлук исе бөлүкчө жаңыланышыни сынырландырмыштыр.

Х = 0,58Д шахматтык деметте дагылым фарклылашмыштыр. Дүшей бошлугун ана агым каналына дөнүшмеси, борунун үст бөлгесине догру сүрекли бөлүкчө ташынмасыны сагламыштыр. Бу неденле үст йарыдаки жылуулук өткөрүү, дигер геометрилерден дагы жогорку олмуш жана тепе ноктасы класик жалгыз түтүк дагылымындан ар башка бир ачысал бөлгеде пайда болгон.

Топлам жылуулук өткөрүү сонучлары не гөстермиштир?

В = 1,0Д жана 0,69–3,68 мм/с бөлүкчө чыгуу хызлары үчүн жалпы жылуулук өткөрүү коэффициентсы бүтүн геометрилерде хызла бирликте арткан. Ен жогорку жалпы коэффициент Х = 0,58Д шахматтык түтүк тутамынде, ен төмөн коэффициент исе Х = 2,16Д сыралы түтүк тутамынде елде едилмиштир.

Х = 2,16Д шахматтык деметин орта борусунда, бору үстү жана алты бөлгесиндеки орталама жылуулук өткөрүү коэффициентлары ошол эле ачыклыктаки сыралы демете ылайык сырасыйла йүзде 28 жана йүзде 24 дагы жогорку аныкталган. Буна рагмен тыгын бүтүнүйле ортадан калкмадыгы үчүн жалпы коэффициент жалгыз түтүк дегеринин алтында калмыштыр.

Х = 0,58Д шахматтык деметте бору үстү бөлгесиндеки орталама коэффициент сыралы демете ылайык йүзде 206, бору алтындаки коэффициент исе йүзде 50 дагы жогорку аныкталган. Бору үстүндеки үчген кыймылсыз аймакнин жалгыз түтүкдакинден дагы кичине олмасы неденийле бу бөлгедеки коэффициент жалгыз түтүкйа кыйасла йүзде 85 арткан.

Йүзде 206'лык маани, бүтүн бору йүзейинин же бүтүн алмаштыргычүн жылуулук өткөрүүнин йүзде 206 арттыгы анламына гелмемектедир. Бу катыш гана танымланан бору үстү ачысал бөлгесинин сыралы түтүк тутамындеки каршы гелен бөлгейле каршылаштырылмасына аиттир. Бүтүн чевре үчүн билдирилен жалпы артыш жалгыз түтүкйа ылайык йүзде 8,5'тир.

Бойутсуз жылуулук өткөрүү багынтылары

Деней сонучлары Нусселт саны Ну жана Пежлет саны Пе кулланыларак бойутсузлаштырылмыштыр. Изилдөөчүлөр ашагыдаки жалпы багынтыйы кулланмыштыр:

\[ Nu^{-1} = a + bPe^{-0,5} \]

Бурада а темас жылуулук диренжийле илишкили терими, б исе бөлүкчө йатагына жылуулукнын нүфуз етмесийле илишкили терими темсил еден кореласйон коэффициентларыдыр. Бунлар түздөн-түз тек башына өлчүлен жылуулук диренчлер дегил, эксперименттик верилере уйдурулан модел параметрелеридир.

Х = 2,16Д шахматтык түтүк тутамы үчүн:

\[ Nu^{-1}_{H=2,16D} = \frac{k_{\mathrm{eff}}}{h_{\mathrm{total}}D} =0,0531+1,1573Pe^{-0,5}, \qquad 120 \le Pe \le 640 \]

Х = 0,58Д шахматтык түтүк тутамы үчүн:

\[ Nu^{-1}_{H=0,58D} = \frac{k_{\mathrm{eff}}}{h_{\mathrm{total}}D} =0,0416+1,0166Pe^{-0,5}, \qquad 120 \le Pe \le 640 \]

• Ну: Нусселт саныдыр жана конвектиф жылуулук өткөрүүнин илетиме ылайык гөрели гүжүнү темсил едер.
• Пе: Пежлет саныдыр жана бөлүкчө харекетийле енержи ташынмасынын илетимсел йайылыма ылайык өнемини ифаде едер.
• к_ефф: бөлүкчө йатагынын еткин жылуулук илеткенлигидир.
• х_тотал: чевресел жалпы жылуулук өткөрүү коэффициентсыдыр.
• Д: 38 мм чапындаки борунун чапыдыр; бойутсуз хесапта метре жинсинден кулланылмалыдыр.

Уйумларын Р² дегерлеринин 0,99'дан чоң олдугу билдирилген. Бу жогорку уйум, багынтыларын инжеленен Пе = 120–640 аралыгындаки тажрыйба верилерини ийи темсил еттигини гөстерир. бирок багынтыларын бу аралыгын, бөлүкчө малземесинин жана тажрыйба геометрисинин дышына түздөн-түз ташынабилежегини канытламаз.

Дар аралыклы шахматтык деметин а коэффициентсы сыралы демете ылайык йүзде 26, б коэффициентсы исе йүзде 18 дагы дүшүктүр. Изилдөөчүлөр буну бору үстү жана алтындаки бөлүкчө жаңыланышынин артмасы, тыканмыш бөлгенин ортадан калкмасы жана бөлүкчөлөрын олуштурдугу термал табаканын сүрекли йениленмесийле илишкилендирмиштир.

Графиклер жана гөрселлер ханги меканизмайы колдойт?

Узун позламалы гөрүнтүлерде харекет еден бөлүкчөлөр чизгисел жана буланык, тыканмыш бөлүкчөлөр исе белиргин докулу гөрүнмектедир. Х = 2,16Д жана кичине В/Д дегерлеринде борулар арасындаки ачык докулу аймак, бөлүкчөлөрын бурада узун сүре калдыгыны көрсөтөт. Х = 0,58Д гөрүнтүлеринде исе чизгисел агым излери тик бошлук бойунжа девам етмектедир.

Үйелик фаркы графиклеринде сыралы демете аит егрилер кичине тик ачыклыкларда ен жогорку ΔГ дегерлерине сахиптир. Гениш аралыклы шахматтык деметин егриси В/Д = 1,5 живарында ешик дүзейине йаклашыркен дар аралыклы шахматтык деметин дегерлери инжеленен бүтүн аралыкта сыфыра йакын калмактадыр. Бу егилим, дар аралыклы геометриде ики карактеристик бөлгенин сүрекли агым бакымындан бирбирине бензедигини колдойт.

Йерел жылуулук өткөрүү графиклери, агым гөрүнтүлерийле түздөн-түз өртүшмектедир. Тыканмыш бөлгелерин булундугу ачысал конумларда коэффициент дүшеркен актиф агым каналына темас еден йүзейлерде коэффициент йүкселмектедир. Бөйлеже изилдөө гана геометрик бир кореласйон гөстермемекте; агым гөрүнтүсү, жергиликтүү жылуулук акжылуулук жана жалпы жылуулук өткөрүү арасында меканистик бир шилтеме курмактадыр.

Чалышманын дестекледиги сонучлар

• Бору аралыклары, тыгыз бөлүкчөлы кыймылдуу катмарларда тыгын жана бөлүкчө жаңыланышыни түздөн-түз дегиштирмектедир.
• Шашыртмалы дүзен, ошол эле гениш горизонталдык ачыклыга сахип сыралы дүзене ылайык борулар арасындаки тыканмыш бөлгейи күчүлтмектедир.
• Инжеленен системде Х = 0,58Д горизонталдык ачыклык, тик бошлугу тыгын бөлгесинден ана агым каналына дөнүштүрмүштүр.
• Парчажык йениленмесинин артмасы айрыкча борунун үст жана алт бөлгелериндеки жергиликтүү жылуулук өткөрүүни гелиштирмиштир.
• Дар горизонталдык ачыклыклы шахматтык дүзен, ак эритилген алюмина тажрыйбалеринде жалгыз түтүкдан йүзде 8,5 дагы жогорку жалпы жылуулук өткөрүү коэффициентсы сагламыштыр.
• Акыш йапжылуулук менен жылуулук өткөрүү арасындаки илишки, жергиликтүү өлчүмлер жана бойутсуз кореласйонларла бирликте көрсөтүлгөн.

Чалышманын канытламадыгы сонучлар

• Х = 0,58Д дегеринин бүтүн бөлүкчөлөр, бору чаплары жана ендүстрийел алмаштыргычлер үчүн евренсел оптимум олдугуну далилдебейт.
• Күресел жана сфералык эмес алүминйум бөлүкчөлөры үчүн түздөн-түз жылуулук өткөрүү салыштыруусы сунмамактадыр; бу бөлүкчөлөр есас оларак агымды визуалдаштыруусинде колдонулган.
• Там өлчекли күн енержиси, калдыктуу жылуулук гери казанымы же ендүстрийел тесис башаржылуулук гөстермемектедир.
• Узун сүрели термал цикл, ашынма, бору ерозйону, бөлүкчө кырылмасы же бакым ихтийажыны баалоомектедир.
• Бору ичиндеки изилдөө агымканынын систем дүзейиндеки басым жоготуусуны же алмаштыргычүн жалпы енержи веримини инжелемемектедир.
• Препринт олмасы неденийле булгулар хакемли билимсел узлашы оларак дегерлендирилмемелидир.

Изилдөөнүн күчтүү жактары

• Үч ар башка сүрөт жана бойут дагылымына сахип бөлүкчө ортамынын агым давранышыны салыштыруусы.
• Дүшей ачыклыгы йеди дүзейде жана горизонталдык ачыклыгы ики белиргин дүзейде инжелемеси.
• Узун позламалы гөрүнтүлери нижел кенар жана үйелик анализийле бирлештирмеси.
• Тек бору, сыралы түтүк тутамы жана ики шахматтык геометрийи ошол эле тажрыйба алтйапжылуулукнда салыштыруусы.
• Бору чевресиндеки жергиликтүү жылуулук өткөрүүни ачысал оларак өлчмеси.
• Акыш йапжылуулук, жергиликтүү коэффициент, жалпы коэффициент жана жылуулук диренчле илишкили кореласйон параметрелери арасында тутарлы бир шилтеме курмасы.
• өлчөө белирсизликлерини рапорламасы.

Чалышманын чектөөлөрү

• Чалышма хакем баалоосинден гечмемиш бир препринттир.
• Исы трансфери тажрыйбалери гана ак эритилген алюмина бөлүкчөлөрыйла герчеклештирилмиштир.
• негизги геометри салыштыруусы В = 1,0Д жана тек бир 38 мм бору чапына одакланмактадыр.
• гана ики горизонталдык ачыклык изилденген; чыныгы оптимумун бу ики ноктанын арасында же дышында олуп олмадыгы белирленмемиштир.
• Бору дувары гана 160 °Ж тажрыйба кошулунда тутулмуштур.
• Деней текрарларынын сайжылуулук билдирилмемиштир.
• Груплар арасындаки фарклар үчүн п дегери, гүвен аралыгы же айры бир хипотез тести рапорланмамыштыр.
• Акыш гөрүнтүсү ырастоосында сайысал хата метриги верилмемиштир.
• Хам верилер ек досйа оларак пайлашылмамыш, талеп үзерине сагланажагы белиртилмиштир.
• Там өлчекли ендүстрийел ишлетме, узун дөнем дайаным жана економик анализ йапылмамыштыр.

Текноложи жана енержи системлери ачжылуулукндан оласы анламы

Чалышма, жогорку температуралы термал энергия сактоо жана калдыктуу жылуулук гери казанымы үчүн гелиштирилен бөлүкчө табанлы алмаштыргычлерде боруларын гана мүмкүн олдугунжа сык йерлештирилмемеси геректигини көрсөтөт. Тасарымын, бөлүкчөлөрын бору йүзейини не өлчүде йенилейебилдигини диккате алмасы герекир.

Инжеленен геометриде горизонталдык ачыклыгын күчүлтүлмеси, шахматтык дүзен сайесинде хем дагы компакт бир бору йерлешими хем де дагы гүчлү бир агым каналы түзгөн. Бу булгу гележектеки алмаштыргыч тасарымларында бору сайжылуулук, бет аланы жана бөлүкчө агым сүреклилиги арасындаки денгенин бирликте оптимизе едилмесине йардымжы олабилир.

бирок изилдөө чыныгы бир санайи тесисинде енержи тасарруфу, економик гери өдеме же ишлетме гүвенилирлиги гөстермемектедир. Булгулар лаборатувар өлчегиндеки геометрик тасарым рехбери оларак бааланышы керек.

Изилдөөнүн методу жана жыйынтыктары

негизги эксперименттик булгулар

1. Х = 2,16Д жана В = 1,0Д: Үч бөлүкчө ортамында да тик бору бошлугунда белиргин тыгын пайда болгон.
2. Х = 2,16Д жана В/Д &лт; 1,5: Шашыртмалы түтүк тутамынде тыгын бөлгеси девам етмиштир.
3. Х = 2,16Д жана В/Д ≥ 1,5: Карактеристик аймактар арасындаки үйелик фаркы күчүлмүш жана белиргин тыгын чоң өлчүде ортадан калкмыштыр.
4. Х = 0,58Д: Инжеленен бүтүн тик ачыклыкларда тик бошлук ана бөлүкчө агым каналы оларак давранмыштыр.
5. Сыралы түтүк тутамы: SAP жана WFAP үчүн белиргин тыгыннын ортадан калкмасы В/Д ≥ 2,5 дүзейини геректирмиштир.
6. Шашыртмалы Х = 2,16Д: Бору үстү жана алты жылуулук өткөрүү сыралы демете ылайык сырасыйла йүзде 28 жана йүзде 24 артмыш, бирок жалпы коэффициент жалгыз түтүкдан йүзде 8,7 төмөн калмыштыр.
7. Шашыртмалы Х = 0,58Д: Бору үстү жана алты коэффициентлары сыралы демете ылайык йүзде 206 жана йүзде 50 арткан.
8. Топлам перформанс: Х = 0,58Д шахматтык деметин жалпы жылуулук өткөрүү коэффициентсы жалгыз түтүкдан йүзде 8,5 дагы жогорку аныкталган.
9. Исыл диренч кореласйону: Дар аралыклы шахматтык дүзенин темас жана нүфуз диренжийле илишкили коэффициентлары сыралы демете ылайык йүзде 26 жана йүзде 18 азайган.

Акыш жана жылуулук өткөрүү арасындаки неден-сонуч зинжири

1. Бору аралыгы, бөлүкчөлөрын борулар арасында көпрү же килитленмиш йапы олуштуруп олуштурамайажагыны белирлемиштир.
2. Килитленме олуштугунда бору йүзейине йакын бөлүкчөлөрын харекети жана йениленмеси азайган.
3. Йүзейде узун сүре калан бөлүкчөлөр жылуулукндыкча бору менен бөлүкчө арасындаки еткин температура фаркы жана жылуулук трансфер ылдамдыгы дүшмүштүр.
4. Дар горизонталдык ачыклыклы шахматтык геометри, килитленмиш бөлгейи сүрекли агым каналына дөнүштүрмүштүр.
5. Сүрекли бөлүкчө жаңыланышы бору үстү жана алтындаки жергиликтүү коэффициентлары йүкселтмиш, чевресел жалпы коэффициентйы жалгыз түтүк дегеринин үзерине чыкармыштыр.

Булак жана метод эскертүүсү

Чалышманын там түп нуска аталышы: Еxпериментал инвестигатион оф тубе спажинг еффежтс он денсе партижле флоw анд хеат трансфер ин стаггеред тубе-банк хеат еxчангерс

PDF'деки йазар сыраламасы: Xинг Тиан; Йанг Зхао; Зхимен Wанг; Менгхао Жиа; Жиан Йанг; Саранмандух Боржигин; Хеxи Баойин.

Йазар ады ырастоо ноту: Үчүнжү йазар йүкленен PDF'де “Зхимен Wанг”, SSRN кайдында “Зхимин Wанг” оларак гөрүнмектедир. Бу ичерикте PDF'деки йазым сакталган. Йайымдан өнже догру ад йазымынын йазар же курум үзеринден тейит едилмеси өнерилир.

Еш биринжи йазар: PDF'де еш каткы же еш биринжи йазарлык билгиси белиртилмемиштир.

Сорумлу йазар: Xинг Тиан, tianxing@imut.edu.cn.

Курумсал баглантылар:

1. Жоллеге оф Енергй анд Поwер Енгинееринг, Иннер Монголиа Университй оф Течнологй, Хоххот, Иннер Монголиа 010051, Жхина.
2. Кей Лабораторй оф Wинд анд Солар Енергй Утилизатион Течнологй, Министрй оф Едужатион, Жхина.
3. Кей Лабораторй оф Тхермо-Флуид Сжиенже анд Енгинееринг, Министрй оф Едужатион, Счоол оф Енергй анд Поwер Енгинееринг, Xи’ан Жиаотонг Университй, Xи’ан, Схаанxи 710049, Жхина.
4. Счоол оф Аероспаже Енгинееринг, Тсингхуа Университй, Беижинг 100080, Жхина.

Йазар-курум ешлешмеси: Xинг Тиан: 1 жана 2; Йанг Зхао: 1; Зхимен Wанг: 1 жана 2; Менгхао Жиа: 1; Жиан Йанг: 3; Саранмандух Боржигин: 1 жана 2; Хеxи Баойин: 1 жана 4.

DOI:10.2139/ссрн.6945144. Бу DOI, SSRN препринт кайдына аиттир; нихаи бир дерги DOI'си дегилдир.

Йайын платформу: SSRN.

расмий кайнак баглантжылуулук:SSRN расмий изилдөө сайфасы.

Хедефленен дерги: PDF'нин башлыгында “Манусжрипт фор Апплиед Тхермал Енгинееринг” ифадеси йер алмактадыр. ошондой болсо да дерги кабулү, жилт-сайы билгиси же Апплиед Тхермал Енгинееринг үзеринде йайымланмыш бир сүрүм догруланамамыштыр.

Өзгүн йайыневи/платформа ишлетмежиси: Препринт SSRN үзеринде йайымланмыштыр; SSRN платформу Елсевиер тарафындан ишлетилмектедир. Хакемли нихаи дерги йайыневи бу сүрүм үзеринден догруланамамыштыр.

Йайын тарихи: SSRN кайдында 15 Хазиран 2026.

Кайнак түрү: Денейсел араштырма препринти.

Рецензия абалы: Бул изилдөө рецензиядан өтө элек. PDF'нин хер сайфасында “Тхис препринт ресеарч папер хас нот беен пеер ревиеwед” уйаржылуулук бар.

кызыкчылыктар кагылышы: Йазарлар, изилдөөйы еткилейебилежек билинен бир мали чыкар же кишисел илишки булунмадыгыны бейан етмиштир.

маалымат жеткиликтүүлүгү: Верилерин талеп үзерине сагланажагы белиртилмиштир.

каржылоо: Чалышма; Иннер Монголиа Аутономоус Регион Натурал Сжиенже Фоундатион Прожежт, 2024 Иннер Монголиа Аутономоус Регион-Левел Сжиентифиж Ресеарч Суппорт Програм фор Режруитед Талентс жана бөлгедеки үниверсителере йөнелик негизги билимсел араштырма гидерлери програмы тарафындан дестекленмиштир.

Йөнтемсел капсам: Чалышма үч бөлүкчө ортамыйла йүрүтүлен лаборатувар өлчекли агымды визуалдаштыруусине жана ак эритилген алюмина бөлүкчөлөрыйла йапылан жылуулук өткөрүү тажрыйбалерине дакүйүүктадыр. Чалышма там өлчекли ендүстрийел алмаштыргыч, узун дөнем ишлетме же саха уйгуламасы каныты сунмамактадыр.

Ичерик хазырлама йөнтеми: Бу Түркче ачыклама йүкленен PDF'нин метни, формүллери, таблолары, тажрыйба дүзенеги чизимлери, узун позламалы бөлүкчө гөрүнтүлери жана жылуулук өткөрүү графиклери инжеленерек хазырланмыштыр. PDF'де булунмайан билимсел булгулар екленмемиштир. Дыш ырастоо гана DOI, SSRN йайын тарихи, платформа кайды жана кайнак кимлиги үчүн колдонулган.

негизги сынырлылыклар: Хакем баалоосинин булунмамасы; жылуулук өткөрүүнин гана WFAP ортамында өлчүлмеси; жалгыз түтүк чапы жана ики горизонталдык аралык кулланылмасы; негизги жылуулук өткөрүү салыштыруусынын В = 1,0Д кошулуна одакланмасы; текрар сайжылуулукнын белиртилмемеси; истатистиксел хипотез тести сунулмамасы; узун дөнем жана ендүстрийел өлчек ырастоосынын йапылмамасы.

Бул изилдөө хакем баалоосинден гечмемиш бир препринттир; сонучлары бу сынырлылык диккате алынарак окунмалыдыр.