Влияние параметров теплообменных штырьковых структур на их эксплуатационные характеристики

ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2017. № 2

117

уменьшение высоты структуры нецелесообразно, угол встречи 255° является опти-

мальным, поскольку обеспечивает наибольшую вертикальность среди структур

третьей четверти.

При анализе данных гистограмм на рис. 5, 7, 9, 10, на которых разными цвета-

ми обозначалась различная ориентация штырьковой структуры относительно

направления потока теплоносителя, значительного влияния данного параметра на

эффективность охлаждения и гидравлическое сопротивление не выявлено.

Наименьшее гидравлическое сопротивление в большинстве случаев наблюдалось

при ориентации структуры вдоль первого прохода инструмента. Наибольшее гид-

равлическое сопротивление имеет место при ориентации образца перпендикуляр-

но направлению первого прохода инструмента. Это может быть связано с тем, что в

основании структуры имеются участки ребер, которые не перерезались на втором

проходе обработки при ее изготовлении.

Выводы.

1. Плотность расположения штырьков в структуре, обеспечивающая

наименьшую температуру нагревателя, находится в диапазоне 18…111 см

–2

, причем

минимальное значение температуры достигается на образце с плотностью 71 см

–2

Наименьшее гидравлическое сопротивление наблюдается при плотности структу-

ры в диапазоне 18…71 см

–2

2. Наилучшее охлаждение нагревателя обеспечивает структура с игольчатыми

штырьками. Штырьки винтовой формы обеспечивают наименьшее гидравлическое

сопротивление.

3. Штырьки в форме игл из третьей четверти диапазона углов встречи обеспе-

чивают меньшую температуру на нагревателе, чем штырьки из первой четверти,

при незначительной разности гидравлических сопротивлений.

4. Уменьшение вертикальности штырьковой структуры приводит к некоторо-

му уменьшению температуры нагревателя, однако вызывает значительное повы-

шение гидравлического сопротивления.

5. Выбор оптимальной плотности расположения штырьков в структуре имеет

наибольшее значение, поскольку изменение этого параметра в исследованном диа-

Рис. 10.

Результаты испытаний по определению влияния вертикальности структуры на

разность температур нагревателя и воды на входе в систему (

) и на расход воды (

)

( — вдоль направления первого прохода; — перпендикулярно направлению первого

прохода; — шахматный)