Теплообмін між пористої матрицею і фільтрується охолоджувальною рідиною

Для розрахунку теплообміну в пористому середовищі необхідно записати замість одного рівняння теплопровідності, як це має місце в суцільному твердому матеріалі, два рівняння переносу тепла для кожної фази окремо (газу і твердої матриці). Зв'язок між ними здійснюється рівнянням тепловіддачі з коефіцієнтом теплообміну. Обмежимося розглядом квазістаціонарного течії газу в пористому матриці і врахуємо, що перенесення тепла за рахунок молекулярної теплопровідності в процесі фільтрації газу через пори багато менше конвективного переносу.

Рівняння, що описують перенос тепла в пористому матеріалі і охолоджувачі, можуть бути відповідно записані формулою. Крім коефіцієнтів, що входять в рівняння, вона повинна залежати ще від товщини пористої стінки. При заданому а збільшення коефіцієнта веде до вирівнювання температурних профілів в твердій і газоподібній фазах. Навпаки, при заданому доцільно зменшити коефіцієнт а, а це вимагає збільшення теплопровідності твердої фази, яке призведе до більш пологому температурному профілю. Температуру охолоджувача на виході з пористої стінки через малість пір припускають рівній температурі стінки. Експериментальні та теоретичні дані по теплообміну усередині пористого матеріалу свідчать, що температура охолоджувача на виході з стінки може бути значно нижче температури пористого каркаса.

З вищевикладеного видно, що температурне рівновагу в пористому тілі сильно залежить від коефіцієнта внутрішнього теплообміну, що входить в параметри а і Ь. Раніше ми відносили коефіцієнт теплообміну до одиниці поверхні, однак у випадку пористих систем ми не можемо точно визначити всю омивану поверхню, тому прийнято відносити загальна кількість поглиненого тепла до одиниці об'єму пористого тіла і різниці температур в ньому. Розглядаючи теплообмін поверхні пор з протікає через них охолоджувачем як стік тепла потужністю, кВт / квб.м, можна записати вираз для коефіцієнта внутрішнього теплообміну, віднесеного до одиниці об'єму пористого матеріалу. Так само як і у випадку конвективного теплообміну при зовнішньому обтіканні, інтенсивність внутрішнього теплообміну можна виразити за допомогою критеріальних співвідношень:

11 липня 2012

Джерело: www.stroysovet.ru