Аналіз процесів теплопередачі в криволінійних мікроканалах, заповнених в'язкою нестисливою рідиною

Автор(и)

  • Александр Андреевич Гуржий Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут” пр. Перемоги 37, м Київ, Україна, 03056, Україна https://orcid.org/0000-0002-4730-7128
  • Алексей Викторович Шалденко Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут” пр. Перемоги 37, м Київ, Україна, 03056, Україна https://orcid.org/0000-0001-6730-965X

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2015.55508

Ключові слова:

конвективно-дифузійна теплопередача, чисельне рішення, в'язка рідина, мікроканал зі вставками

Анотація

Досліджено вплив системи вставок різної геометрії на теплові потоки із зовнішнього твердого середовища в теплоносій, поміщений усередині двовимірного криволінійного мікроканалу при малих числах Рейнольдса. Встановлено вплив геометрії вставок та їх розміщення в каналі на структуру течії, що розвивається в каналі і на загальний тепловий потік через обмежуючі поверхні. Показано, що система вставок в криволінійному каналі дозволяє збільшити рівень теплових потоків на 60 % по відношенню до каналу без вставок для заданої швидкості течії теплоносія в каналі.

Біографії авторів

Александр Андреевич Гуржий, Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут” пр. Перемоги 37, м Київ, Україна, 03056

Доктор фізико-математичних наук, професор

Кафедра автоматизації проектування енергетичних процесів і систем

Теплоенергетичний факультет

Алексей Викторович Шалденко, Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут” пр. Перемоги 37, м Київ, Україна, 03056

Аспірант

Кафедра автоматизації проектування енергетичних процесів і систем

Теплоенергетичний факультет

Посилання

  1. Colgan, E. G., Furman, B., Gaynes, M., Graham, W. S., LaBianca, N. C., Magerlein, J. H. et al. (2007). A Practical Implementation of Silicon Microchannel Coolers for High Power Chips. IEEE Transactions on Components and Packaging Technologies, 30 (2), 218–225. doi: 10.1109/tcapt.2007.897977
  2. Mawatari, K., Kazoe, Y., Aota, A., Tsukahara, T., Sato, K., Kitamori, T. (2012). Microflow Systems for Chemical Synthesis and Analysis: Approaches to Full Integration of Chemical Process. Journal of Flow Chemistry, 1 (1), 3–12. doi: 10.1556/jfchem.2011.00003
  3. Koo, J.-M., Im, S., Jiang, L., Goodson, K. E. (2005). Integrated Microchannel Cooling for Three-Dimensional Electronic Circuit Architectures. Journal of Heat Transfer, 127 (1), 49. doi: 10.1115/1.1839582
  4. Yang, P., Rizvi, A. H., Messer, B., Chmelka, B. F., Whitesides, G. M., Stucky, G. D. (2001). Patterning porous oxides within microchannel networks. Advanced Materials, 13 (6), 427–431. doi: 10.1002/1521-4095(200103)13:6<427::aid-adma427>3.3.co;2-3
  5. Miyazaki, M., Maeda, H. (2006). Microchannel enzyme reactors and their applications for processing. Trends in Biotechnology, 24 (10), 463–470. doi: 10.1016/j.tibtech.2006.08.002
  6. Kandlikar, S. G., Grande, W. J. (2002). Evolution of microchannel flow passages – Thermohydraulic performance and fabrication technology. ASME 2002. International Mechanical Engineering Congress and Exposition. New Orleans, Louisiana, 59–72. doi: 10.1115/imece2002-32043
  7. Chen, Y., Cheng, P. (2002). Heat transfer and pressure drop in fractal tree-like microchannel nets. International Journal of Heat and Mass Transfer, 45 (13), 2643–2648. doi: 10.1016/s0017-9310(02)00013-3
  8. Oh, K. W., Han, A., Bhansali, S., Ahn, C. H. (2002). A low-temperature bonding technique using spin-on fluorocarbon polymers to assemble Microsystems. Journal of Micromechanics and Microengineering, 12 (2), 187–191. doi: 10.1088/0960-1317/12/2/313
  9. Liu, R. H., Stremler, M. A., Sharp, K. V., Olsen, M. G., Santiago, J. G., Adrian, R. J. et al. (2000). Passive mixing in a three-dimensional serpentine microchannel. Journal of Microelectromechanical Systems, 9 (2), 190–197. doi: 10.1109/84.846699
  10. Aref, H. (1984). Stirring by chaotic advection. Journal of Fluid Mechanics, 143 (1), 1–23. doi: 10.1017/s0022112084001233
  11. Ottino, J. M. (1989). The kinematics of mixing: stretching, chaos and transport. Cambridge: Cambridge Univ. Press, 364.
  12. Mashelkar, R. A. (1995). Seamless chemical engineering science: the emerging paradigm. Chemical Engineering Science, 50 (1), 1–22. doi: 10.1016/0009-2509(94)00459-5
  13. Tangborn, A. V., Silevitch, D. M., Howes, T. (1995). Chaotic advection in 2-D mixed convection flow. Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science, 5 (2), 432–438. doi: 10.1063/1.166113 .
  14. Berning, R., Gurzhij, O. A., Meleshko, V. V. (2007). Zmishuvannya vazkoy ridyny v pryamokutnomy mikrokanali. Mat. Met. I Fiz.-meh. polja, 50 (4), 140–148.
  15. Gurzhij, A. A. Peerhosaini, H. (2000). Lokal'nye karty rastjazhenij: prilozhenie dlja zadachi ob advekcii v proizvol'nom pole skorosti. Prikladnaja gidromehanika, 2 (1), 28–43.
  16. Aref, H. (1990). Chaotic advection of fluid particle. Philosophical Transactions of Royal Society A, 333, 273–288.
  17. Kutateladze, S. S. (1979). Osnovy teorii teploobmena. Moscow: Atomizdat, 416.
  18. Stroock, A. D., Dertinger, S. K. W., Ajdari, A., Mezić, I., Stone, H. A., Whitesides, G. M. (2002). Chaotic mixer for microchannels. Science, 295 (5555), 647–651. doi: 10.1126/science.1066238
  19. Roberts, E. P. L., Mackley, M. R. (1995). The simulation of stretch rates for the quantitative prediction and mapping mixing within a channel flow. Chemical Engineering Science, 50 (23), 3727–3746. doi: 10.1016/0009-2509(95)00196-c
  20. Mengeaud, V., Josserand, J., Girault, H. H. (2002). Mixing processes in a zigzag microchannel: Finite element simulations and optical study. Analytical Chemistry, 74 (16), 4279–4286. doi: 10.1021/ac025642e
  21. Lamb, H. (1979). Gidrodynamika. Moscow-Leningrad: GITTL, 929.
  22. Loitsyansky, L. G. (1987). Mekanika zhidkosty i gaza. Moscow: Nauka, 840.
  23. Rouch, P. (1980). Vychislitelnaya gidromechanika. Moscow: Mir, 616.
  24. Lykov, A. V. (1967). Teoriya teploprovodnosty. Moscow: Vysshaya shkola, 600.
  25. Fletcher, K. (1991). Vychislitelnye metody v dynamike zhidkostey. Moscow: Mir, 1, 504.
  26. Shlihting, G. (1974). Teoriya pogranichnogo sloya. Moscow: Nauka, 712.
  27. Moffatt, H. K. (1964). Viscous and resistive eddies near a sharp corner. Journal of Fluid Mechanics, 18, 1–18.

##submission.downloads##

Опубліковано

2015-12-25

Як цитувати

Гуржий, А. А., & Шалденко, А. В. (2015). Аналіз процесів теплопередачі в криволінійних мікроканалах, заповнених в’язкою нестисливою рідиною. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(8(78), 41–49. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2015.55508

Номер

Том 6 № 8(78) (2015): Енергозберігаючі технології та обладнання

Розділ

Енергозберігаючі технології та обладнання

Ліцензія

Авторське право (c) 2015 Александр Андреевич Гуржий, Алексей Викторович Шалденко

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.