probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2016-0-1-2-114-121probener-215Research ArticleФИЗИКАPHYSICSЧисленный анализ влияния коэффициента заполнения на интенсивность теплопереноса в закрытом двухфазном термосифонеNumerical analysis of the filling ratio impact on the heat transfer intensityin a two-phase closed thermosyphonВергунА. П.VergunA. P.marisha@tpu.ruНи А.эNeeA. E.nee_alexander@mail.ruНурпейисА. Е.NurpeiisA. E.nurpeiis_atlant@mail.ruНациональный исследовательский Томский политехнический университетRussian Federation20160412201701-2114121Copyright © Вергун А.П., Ни А.э A.E., Нурпейис А.Е., 20172017Вергун А.П., Ни А.э A.E., Нурпейис А.Е.Vergun A.P., Nee A.E., Nurpeiis A.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.energyret.ru/jour/article/view/215

Решена плоская задача вынужденной конвекции и сопряженного теплообмена в закрытом двухфазном термосифоне прямоугольного поперечного сечения. Численное моделирование проводилось для трех вариантов заполнения (10, 25, 50%) жидкостного канала исследуемого теплопередающего устройства. Установлено, что увеличение вертикального слоя теплоносителя приводит к перераспределению энергии, аккумулированной жидкостью и паром, и, соответственно, к изменению теплового режима рассматриваемого теплообменного устройства. Показано, что с ростом коэффициента заполнения уменьшается интенсивность теплопередачи от нижней горизонтальной границы к верхней и, как результат, повышается температура нижней части рассматриваемого теплообменника.

The plane problem of forced convection and conjugate heat exchange in a two-phase closed thermosyphon of rectangular cross-section was solved. Numerical modeling was conducted for three filling ratio variants (10%, 25%, 50%) of the heat transfer device under study. It was established that filling ratio increasing leads to a redistribution of the energy accumulated by liquid and vapor, and, respectively, to the thermal regime change of the heat exchanger under consideration. It was shown that an increase in filling ratio decreases the heat transfer rate from the bottom horizontal boundary to the upper boundary and, as a result, the temperature of thermosyphon bottom lid rises.

двухфазный термосифонвынужденная конвекциятеплопроводностьматематическое моделированиесопряженный теплообменtwo-phase thermosyphonforced convectionconductionmathematical modellingconjugate heat transferReferencesHichem F., Jean Loui J. An experimental and theoretical investigation of the transient behavior of a two-phase closed thermosyphon // Applied Thermal Engineering. 2003. V. 23. P. 1895-1912.Hichem F., Jean Loui J. An experimental and theoretical investigation of the transient behavior of a two-phase closed thermosyphon // Applied Thermal Engineering. 2003. V. 23. P. 1895-1912.Kuznetsov G.V., Al-Ani M.A., Sheremet, M.A. Numerical analysis of convective heat transfer in a closed two-phase thermosyphon // Journal of Engineering Thermophysics. 2011. V. 20. P. 201-210.Kuznetsov G.V., Al-Ani M.A., Sheremet, M.A. Numerical analysis of convective heat transfer in a closed two-phase thermosyphon // Journal of Engineering Thermophysics. 2011. V. 20. P. 201-210.Jiao B., Qiu L.M., Zhang X.B., Zhang Y. Investigation on the effect of filling ratio on the steady-state heat transfer performance of a vertical two-phase closed thermosyphon // Applied Thermal Engineering. 2008. V.28. P. 1417-1426Jiao B., Qiu L.M., Zhang X.B., Zhang Y. Investigation on the effect of filling ratio on the steady-state heat transfer performance of a vertical two-phase closed thermosyphon // Applied Thermal Engineering. 2008. V.28. P. 1417-1426Lin Z., Wang S., Shirakashi R, Zhang L. Simulation of a miniature oscillating heat pipe in bottom heating mode using CFD with unsteady modeling // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2013. V. 57. P. 642-656.Lin Z., Wang S., Shirakashi R, Zhang L. Simulation of a miniature oscillating heat pipe in bottom heating mode using CFD with unsteady modeling // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2013. V. 57. P. 642-656.Chen S.J., Reed J. G, Tien C. L. Reflux condensation in a two-phase closed thermosyphon // International Journal of Heat and Mass Transfer. 1984. V. 27. №9. P. 1587-1594.Chen S.J., Reed J. G, Tien C. L. Reflux condensation in a two-phase closed thermosyphon // International Journal of Heat and Mass Transfer. 1984. V. 27. №9. P. 1587-1594.B. Fadhl, L. C. Wrobel, H. Jouhara CFD modelling of a two-phase closed thermosyphon charged with R134a and R404a // Applied Thermal Engineering. 2015. V.78. P. 482-490.B. Fadhl, L. C. Wrobel, H. Jouhara CFD modelling of a two-phase closed thermosyphon charged with R134a and R404a // Applied Thermal Engineering. 2015. V.78. P. 482-490.Жданова А.О., Кузнецов Г.В., Стрижак П.А. Численное исследование физико-химических процессов при испарении воды в порах приповерхностного слоя лесного горючего материала // Инженерно-физический журнал. 2014. Т. 87, № 4. С. 751-758.Жданова А.О., Кузнецов Г.В., Стрижак П.А. Численное исследование физико-химических процессов при испарении воды в порах приповерхностного слоя лесного горючего материала // Инженерно-физический журнал. 2014. Т. 87, № 4. С. 751-758.Shabgard H., Xiao B., Faghri A., Gupta R, Weissman W Thermal characteristics of a closed thermosyphon under various filling conditions // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2014. V. 70. P. 91-102.Shabgard H., Xiao B., Faghri A., Gupta R, Weissman W Thermal characteristics of a closed thermosyphon under various filling conditions // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2014. V. 70. P. 91-102.Кузнецов Г.В., Крайнов А.В. Исследование сопряженного теплообмена и гидродинамики при движении вязкой несжимаемой жидкости в каверне прямоугольного типа // Прикладная механика и техническая физика. 2001. Т. 41, № 5. С. 136-142.Кузнецов Г.В., Крайнов А.В. Исследование сопряженного теплообмена и гидродинамики при движении вязкой несжимаемой жидкости в каверне прямоугольного типа // Прикладная механика и техническая физика. 2001. Т. 41, № 5. С. 136-142.Кузнецов Г.В., Ни А.Э. Исследование турбулентного теплопереноса в замкнутой прямоугольной области с теплопроводными ограждающими конструкциями в условиях лучистого нагрева внутренних границ//Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2015. №7-8. С. 60-68.Кузнецов Г.В., Ни А.Э. Исследование турбулентного теплопереноса в замкнутой прямоугольной области с теплопроводными ограждающими конструкциями в условиях лучистого нагрева внутренних границ//Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2015. №7-8. С. 60-68.Кузнецов Г.В., Нагорнова Т.А., Ни А.Э. Численное моделирование сопряженного теплопереноса в замкнутой прямоугольной области в условиях радиационного подвода теплоты к горизонтальной и вертикальным поверхностям ограждающих конструкций // Инженерно-физический журнал. 2015. № 1. С. 165-174.Кузнецов Г.В., Нагорнова Т.А., Ни А.Э. Численное моделирование сопряженного теплопереноса в замкнутой прямоугольной области в условиях радиационного подвода теплоты к горизонтальной и вертикальным поверхностям ограждающих конструкций // Инженерно-физический журнал. 2015. № 1. С. 165-174.H.N. Dixit and V Babu, Simulation of high Rayleigh number natural convection in a square cavity using the lattice Boltzmann method // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2006 V. 49. № 3. С. 727-739.H.N. Dixit and V Babu, Simulation of high Rayleigh number natural convection in a square cavity using the lattice Boltzmann method // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2006 V. 49. № 3. С. 727-739.Saedi S.M., Khodadadi J.M. Forced convection in a square cavity with inlet and outlet ports // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2006. Vol. 49. С. 1896-1906.Saedi S.M., Khodadadi J.M. Forced convection in a square cavity with inlet and outlet ports // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2006. Vol. 49. С. 1896-1906.Кузнецов Г.В., Шеремет М.А. Математическое моделирование тепломассопереноса в условиях смешанной конвекции в прямоугольной области с источником тепла и теплопроводными стенками // Теплофизика и аэромеханика. 2008. № 1. С. 107-120.Кузнецов Г.В., Шеремет М.А. Математическое моделирование тепломассопереноса в условиях смешанной конвекции в прямоугольной области с источником тепла и теплопроводными стенками // Теплофизика и аэромеханика. 2008. № 1. С. 107-120.Безродный М.К. Процессы переноса в двухфазных термосифонных системах /М.К. Безродный, И.Л. Пиоро, Т.О. Костюк. Киев: Факт, 2005. 704 с.Безродный М.К. Процессы переноса в двухфазных термосифонных системах /М.К. Безродный, И.Л. Пиоро, Т.О. Костюк. Киев: Факт, 2005. 704 с.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.