Mathematical Model of Heating of Plane Porous Heat Exchanger of Heat Surface Cooling System in the Starting Mode
DOI:
https://doi.org/10.14529/mmp180410Ключевые слова:
плоский пористый теплообменник, теплонапряженная поверхность, граничные условия второго рода, пусковой режим, время установления стационарного теплового режима.Аннотация
На основе сопряженных гидродинамической модели Дарси - Бринкмана - Форчхеймера и тепловой модели Шуманна с граничными условиями второго рода путем геометрического 2D-осреднения предложена модель с сосредоточенными параметрами для идентификации интегральной кинетики температурных полей пористой матрицы и ньютоновского теплоносителя без фазовых переходов. Модель адаптирована для охлаждения теплонапряженной поверхности с помощью пористого теплообменника с однородной пористостью и проницаемостью, подчиняющейся модифицированному соотношению Козени - Кармана, в виде задачи Коши, решение которой получено в конечном аналитическом представлении для среднеобъемных температур теплоносителя и пористой матрицы. Показана возможность существования гармонического затухающего колебания полей температур и отсутствие перегрева теплоносителя в пусковом режиме системы охлаждения. Для безразмерного времени установления стационарного функционирования пористого теплообменника получена приближенная оценка, коррелирующая с известными данными вычислительного и натурного экспериментовБиблиографические ссылки
Kandlikar S.G., Garimella S., Li D., King M.R. Heat Transfer and Fluid Flow in Minichannels and Microchannels. N.Y., Elsevier, 2014.
Hutter G.W. The Status of World Geothermal Power Generation. Procceding World Geothermal Congress, 2000, pp. 23-37.
Advani S.G., Sczer M. Process Modeling in Composite Manufacturing. N.Y., CRC Press, 2002.
Howell J.R., Hall M.J., Ellzey J.L. Combustion of Hydrocarbon Fuels Within Porous Inert Media. Progress in Energy and Combustion Science, 1996, vol. 22, pp. 121-145.
Bees M.A., Hill N.A. Wavelengths of Bioconvection Patterns. The Journal of Experimental Biology, 1997, vol. 200, pp. 1515-1526.
Nield D.A., Bejan A. Convection in Porous Media. N.Y., Springer, 1999.
Alazmi B., Vafai K. Analysis of Variants Within the Porous Media Transport Models. Journal of Heat Transfer, 2000, vol. 122, pp. 303-326.
Hsu C.T., Cheng P. Thermal Dispersion in Porous Medium. International Journal of Heat and Mass Transfer, 1990, vol. 33, no. 8, pp. 1587-1597.
Guo Z., Kim S.Y., Sung H.J. Pulsating Flow and Heat Transfer in a Pipe Partially Filled with a Porous Medium. International Journal of Heat and Mass Transfer, 1997, vol. 40, no. 17, pp. 4209-4218.
Vafai K., Alkire R.I., Tien C.L. An Experimental Investigation of Heat Transfer in Variable Porosity Media. International Journal of Heat and Mass Transfer, 1985, vol. 107, pp. 642-647.
Renken K.J., Poulikakos D. Experiment and Analysis of Forced Convection Heat Transfer in a Packed Led of Spheres. International Journal of Heat and Mass Transfer, 1988, vol. 31, pp. 1399-1408.
Teruel F.E. Validity of the Macroscopic Energy Equation Model for Laminar Flows Through Porous Media: Developing and Fully Developed Regions. International Journal of Thermal Sciences, 2017, vol. 112, pp. 439-449.
Ryazhskih V.I., Konovalov D.A., Slyusarev M.I., Drozdov I.G. [Analysis of Mathematical Model Heat Removal from the Flat Surface by the Laminar Moving Refrigerant through Conjugation Porous Medium]. Bulletin of the South Ural State University. Series: Mathematical Modelling, Programming and Computer Software, 2016, vol. 9, no 3, pp. 68-81. (in Russian) DOI: 10.14529/mmp160306
Ingham D.B. Governing Equations for Laminar Flows Through Porous Media. Emerging Technologies and Techniques in Porous Media, Dordrecht, Springer Science+Business Media, 2004, vol. 134, pp. 1-11. DOI: 10.1007/978-94-007-0971-3
Popov I.A. Gidrodinamika i teploobmen v poristyih teploobmennyi aelementah i apparatah [ Hydrodynamics and Heat Transfer in Porous Heat Exchange Elements and Apparatus]. Kazan, Center Informacionnyih Thenologii, 2007. (in Russian)
Bear J., Bachmat Y. Introduction to Modeling of Transport Phenomena in Porous Media. Dordrecht, Kluwer Academic Publishers, 1991. DOI: 10.1007/978-94-009-1926-6
Amiri A., Vafai K. Analysis of Dispersion Effects and Non-Thermal Equilibrium, Non-Darsian Variable Porosity Incompressible flow Through Porous Media. Journal Heat and Mass Transfer, 1994, vol. 37, no. 6, pp. 939-954.
Dech G. Rukovodstvo k prakticheskomu primeneniyu preobrazovaniya Laplasa i z-preobrazovaniya [A Guide to the Practical Application of the Laplace Transform and the z-Transform]. Moscow, Nauka, 1971. (in Russian)
Dehghan M., Valipour M.S., Saedodin S., Mahmoudi Y. Investigation of Forced Convection Through Entrance Region of a Porous-Filled Microchannel: An Analytical Study Based on the Scale Analysis. Applied Thermal Engineering, 2016, vol. 99, pp. 446-454.
