Юный техник 1981-11, страница 12

УПРАВЛЯЕМЫЙ ВИХРЬ,

или Как попасть на необитаемый остров

Вот элементарная задача: нужно нагреть определенно) i количество эд l пропуская ее внутри узкой горячей трубки. Она каждую секунду решается в бе деленном количестве теплообменников, которые работают в автомобильных радиаторах и водяных котлах отопления, в атомных и 1 пловых электростанциях, са-moj тах химических реакторах... Больше грети стоимости и ме-ал-лической Массы химических предприятий — представьте эти заьо-ды-гигьнты — приходится на долю теплообменников! А ведь на их изготовлен» идут лучшие, обладающие особой коррозионной стойкостью стали и ш тньн спла вы — так как работ нот тепле об-ме шики всегда в химически агрессивной среде и при высоких температурах. Если бы удалось уменьшить, облт шть даже всего на один лроц«!н г р и устройства, это позволило бы сберечь тысячи тонн лучших металлов!

Аспиранту лаборатории двигателей АН СССР Эльвину Константиновичу Калинину поручили заняться проблемой теплообм< никое после того, как «прогорег» один из проектов судовой газотурбинной установки. Вся загвоздка была именно в теплообм< нни-ках — они занимали слишком много места, выходили за конструктивно допустимые габариты. Калинин начал изучени- проблемы с самых se основ.

'На его рабочий стол леггч десятки теорс ги ских и экспериментальных работ сопетских и зарубежных у* ,ных — первым делом нужно было усвоить, про-ан и изир' ать накош нное ми

10

ровой наукой по этой проблеме. И скоро стало ясным, что почти все ученые разрабатывали, так сказать, одну «тему», шли примерно в одном направлении — для усиления теплообмена нужно каким-либо образом искусств :пно завихрять лоток в каналах. Каких только вари пнтов такого решения не испытывали: и пробовали внутрь трубы З'ЧаВ-лять всевозможные спирали, и нарезали ре >ьбу, и делали различной высоты ребра, и устанав-л -в 1и поперек потока особые шайб -диафрагмы, сужающие проход в трубе... Но все эти ухищрения практически лишь одтверждали: за у-) ги» ние таким способом теплоперс ;ачи приходится платить — и весьма дорогой ценой. Те же самые вихри, которые перемешивают поток, ускоряя в нем теплообмен, создают дополнительное сопротивление движению жидкости или газа, прокачиваемым .ере^ теплообменник. Причем законы гидродинамики здесь строги: если тгплоп! -Дача возрастает, скажем, I два раза, то гидравлическое согротиьлени) — вчетверо. Иными словами, гидравлическое 'опротив/ !ние нарастагт здесь по квадратичном/ закону.

Познакомился Эльвин Константинович и с экспериментами немецкого исслef аателя Р. Кохь, * освященными лтой лроблеме. Сами ло себе онг) ничего нового, как будто не открь¹. )ли. Р Кох bcti пап в трубу диски-диафрагмы с отверстием разного диаметра и и за рял, сак зависят т) ло-обм$н и турбулизация потока воздуха от сужения прохода в трубе. Результаты своих »кспери-