ვერტიკალური მილის გარე ზედაპირზე ჩამომდინარე წყლის აფსკში თბოგაცემაზე ხელოვნური ხორკლიანობის გავლენის ექსპერიმენტული გამოკვლევა

სათანადო ლიტერატურული მონაცემების ანალიზის შედეგად გამოვლინდა პროექტში დასახული ამოცანების აქტუალობა და პრობლემები, რომლებიც ამ დროისათვის გადაუწყვეტელი რჩებოდა. მიზნის მისაღწევად შეიქმნა ექსპერიმენტული დანადგარი, რომელზეც ჩატარებული იქნა ცდები ვერტიკალურ ზედაპირზე ჩამომდინარე სითხის აფსკში თბოგაცემის პროცესის შესასწავლად როგორც გლუვი, ისე ხორკლიანი ზედაპირებისათვის. ექსპერიმენტებში რეინოლდსის რიცხვი იცვლებოდა დაახლოებით 150-დან 40000-ის ფარგლებში, ხოლო პრანდტლის რიცხვი იცვლებოდა 3-დან 19-მდე. შესწავლილი იქნა სხვადასხვა ტიპისა და გეომეტრიული პარამეტრების მქონე ხორკლიანობის (ორგანზომილებიანი, პირამიდული, ღრმულებიანი და კომბინირებული) გავლენა თბოგაცემაზე. ექსპერიმენტების შედეგად გამოვლინდა, რომ თბოგაცემის ინტენსიფიკაციისა და დამზადების ტექნოლოგიის სიმარტივის თვალსაზრისით საუკეთესოა ორგანზომილებიანი ხორკლიანობა ელემენტებს შორის ფარდობითი ბიჯით s/h=10.

ამასთან ერთად, ექსპერიმენტებში მიღებულია არაერთი მნიშვნელოვანი შედეგი, რომელთა შორის ყველაზე მეტად ყურადსაღებია ის, რომ ვერტიკალურ მილზე სითხის აფსკის ჩამოდინების პირობებში თბოგამცემ ზედაპირზე ხელოვნური ხორკლიანობის შექმნა განაპირობებს თბოგაცემის ინტენსიურობის მნიშვნელოვან ზრდას. ინტენსიფიკაციის ხარისხი ყველაზე მაღალი აღმოჩნდა ჩამოდინების ლამინალურ-ტალღურიდან ტურბულენტურ რეჟიმში გარდამავალ ზონაში (Re=1600 –5000). ამ ზონაში მაქსიმალური ინტენსიფიკაციის ხარისხი დაახლოებით 6-ს აღწევს. რეინოლდსის რიცხვის შემდგომი ზრდით, თბოგაცემის ინტენსიფიკაცია მცირდება, მაგრამ მაინც საკმაოდ მნიშვნელოვანი რჩება. დადგინდა აგრეთვე, რომ ხელოვნური ხორკლიანობა განაპირობებს რეინოლდსის რიცხვის კრიტიკული მნიშვნელობის შემცირებას. მიღებული შედეგების თანახმად, თბომატარებლის პრანდტლის რიცხვის ზრდა იწვევს თბოგაცემის ინტენსიფიკაციი ხარისხის მნიშვნელოვან ზრდას.

პროექტის შესრულებისას, ჩვენ მიერ დამუშავებული იქნა თბოგამცემი კედლის ტემპერატური გაზომვის დისტანციური (უკონტაქტო) მეთოდი, რამაც საშუალება მოგვცა ვერტიკალურ ფირფიტაზე ჩამომდინარე აფსკში თბოგაცემის დროს დაგვედგინა თბოგამცემ ზედაპირზე ტემპერატურული ველის სურათი.

გაკეთებულია ხორკლიანი ზედაპირებისათვის მიღებული ექსპერიმენტული მონაცემების განზოგადების მცდელობა გლუვი ზედაპირებისათვის სამართლიანი დ. ლაბუნცოვის ცნობილი ფორმულის მოდიფიკაციის გზით.

პროექტის განხორციელებისას გამოიკვეთა შემდგომი კვლევების აუცილებლობა, რომლებშიც სხვა საკითხებთან ერთად შესწავლილი იქნება სხვადასხვა ტიპის ხორკლიანობის მქონე თბოგამცემი ზედაპირის ტემპერატურული ველის სურათი, იმის გათვალისწინებით, რომ ჩვენ მიერ დამუშავებული კედლის ტემპერასტურის გაზომვის მეთოდი ამის საშუალებას იძლევა. ეს ხელს შეუწყობს ხორკლიანი ზედაპირების თბოგაცემის მექანიზმის დადგენას.