Расчет теплообмена на поверхности гибкого теплообменника для применения в мобильных госпиталях

Сегодня мир характеризуется достаточно большим количеством военных конфликтов, техногенных катастроф, стихийных бедствий. Ежегодно от разного рода природных катаклизмов на планете погибает около 50 тыс. человек. В докладе Управления ООН по уменьшению опасности стихийных бедствий (ЮНИСДР) отмечается, что стихийные бедствия, которые произошли в мире за период с 1998 по 2017 г., привели к гибели 1,3 миллиона человек (свыше половины из них – из-за землетрясений). Анализ показывает, что людские потери могли бы быть значительно меньше при быстром оказании первой медицинской помощи. Это требует наличия госпиталя, расположенного как можно ближе к очагу поражения. В настоящее время создаются полевые госпитали различного назначения. Важную роль в их функционировании играет система обогрева модулей. Предложена система отопления, которая включает в себя вихревой теплогенератор и нагревательные приборы из поливинилхлорида. Система отличается малым весом и быстрым выходом в рабочий режим. Однако в литературе отсутствует методика расчета коэффициента теплоотдачи в замкнутом пространстве, образованном поверхностью гибкого нагревателя и ограждающей стеной. На основе анализа зависимостей и экспериментальных данных получены новые критериальные уравнения для расчета коэффициента теплоотдачи для произвольного расположения нагревателей в пространстве. Построена зависимость lgNu = f(lg(Gr×Pr)), которая позволяет определить величину коэффициента теплоотдачи для заданной области температуры. Предложен способ интенсификации процесса теплообмена за счет создания искусственной шероховатости. Построен график для определения доли роста теплоотдачи СK, входящей в критериальное уравнение. Применение искусственной шероховатости позволило увеличить коэффициент теплоотдачи на 28 %, а тепловую мощность нагревательного прибора – примерно на 26 %.

1. Statistics of Emergencies. Available at: https://vawilon.ru/statistika-chs/. (Accessed 4 November 2019) (in Russian).

2. Report of the United Nations International Service for Disaster Reduction. Available at: https://ria.ru/20181010/1530343685.html. (Accessed 4 November 2019) (in Russian).

3. Mobile Hospital: Complex Medical Mobile (KMP). Available at: http://npopolus.ru/kompleksmedicinskij-podvizhnoj-gospital-mobilnyj/. (Accessed 4 November 2019) (in Russian).

4. Military Field Hospitals. Available at: https://westmedgroup.ru/voennye-polevye-gospitali. (Accessed 4 November 2019) (in Russian).

5. Field Hospitals. Available at: http://cpstent.com/catalog/5/. (Accessed 4 November 2019) (in Russian).

6. Kasharov A. P. (2011) Modern Heaters: Types, Power Calculation, Repair. Moscow, DMK Press Publ. 152 (in Russian).

7. Infrared Heaters. Available at: http://www.belklimat.by/catalog.php?sub0=692. (Accessed 4 November 2019) (in Russian).

8. Flexible Heating Elements. Available at: https://www.directindustry.com/industrial-manufac turer/flexible-heating-element-88697.html. (Аccessed 12 September 2019).

9. Kachar I. L. (2011) Research of Heat Exchange of the Heating Device of Heat Supply System of the Field Hospital Functioning in the Conditions of Emergency Situations. Energetika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of the CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, (4), 60–63 (in Russian).

10. Nesenchuk A. P., Ryzhova T. V., Kachar I. L., Shklovchik D. I., Prokopenko S. I., Beglyak V. V. (2012) About Expediency of Use of the Vortex Heat Generator at Realization of Heat Supply of the Objects Working in the Conditions of Emergency Situations. Energetika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of the CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, (1), 45–51 (in Russian).

11. Iokova I. L., Tarasevich E. N. (2018) Investigation of the Possibility of Using a Vortex Generator in Heat Supply Systems for Residential, Industrial and Publiс Bildings. Energetika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of the CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, 61 (2), 159–166. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2018-61-2-159-166 (in Russian).

12. Khroustalev B. M., Nesenchuk A. P., Timoshpolsky V. I., Akeliev V. D., Sednin V. A., Kopko V. M., Nerezko A. V. (2007) Heat and Mass Transfer. Part 1. Minsk, Belarusian National Technical University, 606 (in Russian).

13. Achenbach E. (1977) The Effect of Surface Roughness on the Heat Transfer from a Circular Cylinder to the Cross Flow of Air. International Journal of Heat and Mass Transfer, 20 (4), 359–369. https://doi.org/10.1016/0017-9310(77)90157-0.

14. Abdulrahim Kalendar (2011) Numerical and Experimental Studies of Natural Convective Heat Transfer from Vertical and Inclined Narrow Flat Plates and Short Cylinders. Canada, Queen‘s University.

15. Zhukauskas A. A. (1982) Convective Transfer in Heat Exchangers. Moscow, Nauka Publ. 472 (in Russian).