ВПЛИВ ТУРБУЛЕНТНОСТІ ПОТОКУ НА ЕФЕКТИВНІСТЬ ТЕПЛООБМІНУ В ТЕПЛОЕНЕРГЕТИЧНИХ УСТАНОВКАХ

Анотація

Ефективність роботи теплоенергетичних установок безпосередньо залежить від інтенсивності процесів теплообміну між теплоносіями, що циркулюють у системах нагріву, охолодження та передачі енергії. У більшості сучасних теплотехнічних систем, таких як парові та водогрійні котли, теплообмінники, економайзери, конденсатори, підігрівачі живильної води та елементи систем централізованого теплопостачання, вирішальне значення мають саме гідродинамічні умови руху робочих середовищ. Відомо, що структура потоку, його швидкість, напрямок, наявність турбулентних пульсацій та вторинних вихорів значною мірою визначають швидкість теплопередачі від одного середовища до іншого. У теорії гідрогазодинаміки розрізняють два основних режими течії: ламінарний і турбулентний. Ламінарна течія характеризується впорядкованим рухом шарів рідини, тоді як турбулентна — хаотичним, безперервно змінним полем швидкостей, у якому виникають пульсації, вихрові структури та енергетичні обміни між шарами потоку. Саме ці пульсаційні рухи сприяють активному перемішуванню частинок рідини або газу, що, у свою чергу, призводить до інтенсифікації теплообміну. Завдяки цьому турбулентні потоки здатні передавати тепло значно швидше, ніж ламінарні, навіть за тих самих середніх швидкостей руху теплоносія. Попри це, турбулентність має й негативні наслідки. Посилення хаотичного руху частинок призводить до зростання опору течії, а отже — до збільшення гідравлічних втрат енергії. Це означає, що для підтримання необхідної швидкості потоку потрібні більші енергетичні витрати на перекачування робочого середовища, що знижує загальну ефективність системи. Таким чином, проблема полягає у знаходженні компромісу між підвищенням інтенсивності теплообміну та мінімізацією втрат тиску.