температуры и скорости, практически всегда вызовут изменения рас-
сматриваемого соотношения в неблагоприятную сторону. Только опре-
деленные, специально созданные воздействия могут привести и при-
водят к желаемому результату:
(
St
/
St
0
)
>
(
с
f
/
с
f
0
)
,
(3)
где St и
с
f
— коэффициенты теплоотдачи (число Стантона) и трения
для данных условий, а St
0
и
с
f
0
— то же для стандартных условий
соответственно.
Методы интенсификации, обеспечивающие неравенство (3), осо-
бенно эффективны [1–12], но их осуществление сопряжено с трудно-
стями — интенсифицирующие воздействия должны вызывать в при-
стенной области усиленное обновление среды, энергичное замещение
одних ее элементов другими, которые благодаря различному характеру
распределений температуры и скорости выполняют функцию носите-
лей теплоты более эффективно, чем функцию носителей количества
движения. Чем существеннее это различие, тем благоприятнее соот-
ношение между интенсивностью теплообмена и гидродинамическим
сопротивлением и наоборот.
Обычно для увеличения теплоотдачи используется турбулентный
режим течения теплоносителя, поэтому знание гидродинамической
структуры турбулентного потока и особенностей теплообмена в нем
позволяет установить области, в которых увеличение интенсивности
турбулентных пульсаций окажет наибольшее влияние на интенсифи-
кацию теплоотдачи, а следовательно, поможет выбрать места и методы
воздействия на поток. Как правило, это области, довольно близко при-
легающие к стенкам. Турбулентная теплопроводность в них по сравне-
нию с ее значениями в ядре потока мала, а плотность теплового потока
близка к максимальной (при теплообмене со стенкой). В работах, по-
священных различным способам интенсификации теплообмена [1–12],
рассматриваются основные методы, направленные на разрушение или
искусственную турбулизацию пограничного слоя, поскольку при взаи-
модействии теплопередающей поверхности с омывающим ее потоком
газа или жидкости гидродинамическое сопротивление и сопротивле-
ние теплоотдаче оказывает именно пограничный слой, нарастающий
на данной поверхности. Несмотря на свою незначительную толщину
по сравнению с характерными внешними размерами обтекаемого тела,
пограничный слой играет основную роль в процессах динамического
и теплового взаимодействия потока жидкости с поверхностью.
Главной задачей интенсификации конвективного теплообмена
является такое воздействие на пограничный слой, которое сделало
бы его более тонким или частично разрушило. Увеличение скоро-
сти набегающего потока уменьшает толщину пограничного слоя, но
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2011. № 2 5
