Современная техника особенно нуждается в поиске и разработке высокоэффективных методов охлаждения. Весьма перспективен ввиду своей эффективности электроконвективный теплообмен. Явление электроконвективного течения диэлектрических жидкостей известно достаточно давно и в настоящее время находит все большее применение в различных отраслях техники, например, при интенсификации технологических процессов, теплообмена, а также при очистке жидких диэлектриков от посторонних механических включений [1].
Исследования электроконвективного теплообмена напрямую связано с исследованием электрического поля – первопричины электроконвекции. Учитывая геометрическую сложность теплообменных систем это весьма непростая задача, особенно при учете токов проводимости и переноса, а также увлечения зарядов самим потоком жидкого диэлектрика. В настоящей работе последние факторы, несомненно, влияющие на процессы, учитывать не будем.
Для моделирования поля и расчета локальных параметров для двухмерного случая удобно использовать программу FEMM, имеющую вполне понятную среду общения с пользователем и обеспечивающую достаточную точность.
Результаты моделирования представлены эквипотенциальными поверхностями и векторами напряженности электрического поля. Следует отметить, что приведенная картина соответствует статическому режиму, но по нашему мнению, все же отражает основные особенности электрического поля рассмотренных электродных систем.
Результаты исследования поля в системе «игла-плоскость», «плоская поверхность-оребренная поверхность», «игла – цилиндрическая труба» приведены на рисунках 1-3, соответственно.
Рисунок 1. Электрическое поле в системе игла-плоскость
Рисунок 2. Электрическое поле вокруг оребренной поверхности
Рисунок 3. Электрическое поле вблизи иглы в трубе с цилиндрической диэлектрической насадкой (сверху) и с насадкой, торцевая часть которой выполнена в виде воронки (снизу)
Совместный анализ результатов [2-6] и результатов приведенных в представленной работе позволил выявить ранее не известные зависимости формирования электроконвективного течения в различных электродных системах.
Практическая значимость работы состоит в возможности прогнозирования характера электроконвективных потоков между различными поверхностями с целью управления интенсивностью передачи тепла в жидком теплоносителе посредством моделирования электрического поля.
Использованные источники:
- Болога М.К., Гросу Ф.П., Кожухарь И.А. Электроконвекция и теплообмен. Кишинев: Штиинца, 1977. 320с.
- Шаталов А.Ф., Малсугенов О.В. Электроконвективный теплообмен в круглой трубе // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки, 2002 год, № 4. С. 43-47.
- Шаталов А.Ф., Хащенко А.А., Воротников И.Н. Влияние геометрии электродов на теплообмен при электроконвекции// Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки. 2013 год, № 1(170). С. 28-32.
- Войтко Е.А., Шаталов А.Ф.,. Теплообмен плоской поверхности при возникновении электроконвекии в различных системах электродов // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2008. Т.4. № 2. С.140-143.
- Шаталов А.Ф. Теплообмен и электроконвекция в магнитной жидкости // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки. 2004 год, № 4. С. 28-30.
- Шаталов А.Ф., Попов А.А., Кожевников В.М. Электроконвективные потоки диэлектрических жидкостей, охлаждающих тонкий нагреватель. Вестник Северо-Кавказского федерального университета. 1999. № 3. С. 66.
- Войтко Е.А., Кожевников В.М., Шаталов А.Ф., Элекроконвективный перенос тепла в магнитной жидкости // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2008. Т.4. № 2. С.105-107.
- Шаталов А.Ф. Теплообмен оребренной поверхности при электроконвекции. В сб. Методы и технические средства повышения эффективности использования электрооборудования в промышленности и сельском хозяйстве. 74 научно-практическая конференция электроэнергетического факультета СтГАУ. 2010. С.389-390.[schema type=»book» name=»Моделирование электрического поля для анализа теплообменных процессов при электроконвекции» description=»Произведено моделирование электрического поля в программе FEMM с целью анализа теплообменных процессов при электроконвекции. Результаты моделирования поля позволили определить локальные параметры электрического поля электродной системы весьма важные для анализа особенностей формирования электроконвективного течения и определения коэффициента теплоотдачи.» author=»Борисов Евгений Сергеевич, Шаталов Николай Андреевич» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-02-20″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_25.07.15_07(16)» ebook=»yes» ]