ALGORITHM FOR CONSTRUCTING AN OPTIMAL HEAT EXCHANGER MODEL WITH MAXIMUM EFFICIENCY
Authors: Захаров А.Ю. , Захаров Д.С. , Захаров Б.А. , Кайдаков О.А. , Сютов Н.П. , Алибеков С.Я. , Довыденков В.А. 
Published: July 2024

В данной статье представлен материал, описывающий алгоритм повышения теплообмена между средами. Выведена физико-математическая зависимость между площадями взаимодействующих сред, соответствующая условию интенсивного теплообмена. Выявлены физические величины, варьируя которые возможно изменить интенсивность теплопередачи. Произведена их классификация по группам. Описывается первый этап в алгоритме построения эффективной тепловой системы при условии, что внешние границы новой системы не будут выходить за пределы модернизируемой. Главное – не изменяется источник тепловой энергии. Предложенный алгоритм позволяет найти оптимальные участки теплопередачи на поверхности предложенной установки. Отсюда мы можем разделить регулируемые и нерегулируемые параметры с учетом того, что на первом этапе модернизации подвергнется лишь конструктивная часть системы теплообмена. Создана экспериментальная модель, включающая в себя участок, содержащий оребрение, тепловой мост и участок без оребрения и тепловой мост. Дано определение тепловому мосту и обоснование необходимости его внедрения с целью интенсификации теплопередачи. Описывается формула полезной модели теплового моста. Изложено, почему именно тепловой мост предполагает условия интенсификации, создаваемые посредством оребрения. Поставлен опыт и получены новые экспериментальные данные. Опыт основан на сравнении простой тепловой трубы, оребренной и оснащенной тепловым мостом. Полученные результаты сравниваются как в табличном виде, так и графически. Представлены выводы по полученным данным, а также обозначены перспективы дальнейшего исследования. Далее при условии получения более эффективной тепловой системы в нее можно внедрять материалы, отличающиеся повышенной теплопередачей. Сделаны выводы по проделанной работе, намечены перспективы дальнейшего научного исследования с целью получения новых знаний по данной тематике.

The paper describes the algorithm for enhancing heat transfer between media. The physical and mathematical dependence between the areas of interacting media corresponding to the condition of extensive heat transfer is derived using this method. The physical quantities that can be changed to adjust the intensity of heat transmission are revealed. They were classified into groups. The first stage in the algorithm for constructing an efficient heat system is described, provided that the external boundaries of the new system do not go beyond the limits of the modernized one and, most importantly, the source of heat energy does not change. This universal algorithm allows shifting to a system with intensive heat transfer, eliminating intermediate errors in the calculations. Hence, we can separate the regulated and unregulated parameters, taking into account the fact that only the structural part of the heat exchange system will undergo modernization at the first stage. An experimental model has been created that includes a section containing fins, a thermal bridge and a section without fins and thermal bridge. The definition of a thermal bridge and the justification of the need for its implementation in order to intensify heat transfer are given. The formula for the utility model of the thermal bridge is described. It is explained why thermal bridge creates conditions that exceed the conditions of intensification created by finning. The experiment was carried out, and new experimental data were collected. The experiment is based on a comparison of a simple heat pipe, finned and equipped with a heat bridge. The obtained data is compared both in tabular form and graphically. Conclusions on the acquired data are offered, as are prospects for further research. Furthermore, if a more efficient heat system is established, materials that differ in improved heat transfer can be introduced. Conclusions are made regarding the work completed, and future directions for research are presented in order to learn more about this subject.