ПОКРАЩЕННЯ ТЕПЛООБМІНУ ТА ГІДРОДИНАМІКИ В МОДЕЛЯХ СОТОВИХ ТЕПЛООБМІННИКІВ АВТОМОБІЛІВ ШЛЯХОМ МАТЕМАТИЧНОГО МОДЕЛЮВАННЯ

Вимоги до сучасних автомобілів стають все більш жорсткі, тому в галузі автомобілебудування дуже широко застосовуються передові технології. Реалії сьогодення змушують виробників, зважаючи на екологічні вимоги до автомобілів, економічну складову та конкурентоспроможність, інтенсивно вести дослідницьку роботу в сфері вдосконалення складових частин та конструкції транспортних засобів в цілому. Агрегати машин стають все більше навантаженими, що в свою чергу збільшує і їх температурний режим роботи. Проблема теплообміну дуже гостро стоїть при конструюванні сучасних автомобілів, основна маса вузлів та агрегатів наразі потребує додаткового примусового охолодження. При розробці транспортного засобу, проводячи тепловий розрахунок складових частин, основна увага приділяється його призначенню та умовам подальшої експлуатації, особливо це стосується вантажних та спеціальних автомобілів. Ці питання вирішуються встановленням додаткових систем охолодження, ключової складовою яких є теплообмінник. Ефективність роботи теплообмінників залежить від багатьох факторів: матеріал виготовлення, принцип роботи, місце встановлення та в першу чергу ‒ це конструкційна складова. Дякуючи високим показникам питомої площі поверхні, пористості та міцності, сотові регенеративні теплообмінники широко застосовуються у багатьох галузях промисловості, в тому числі і у автомобілебудуванні. Дослідження по підвищенню ефективності даних теплообмінників проводяться науковцями у всьому світі. Один з основних параметрів, який збільшує ефективність теплообмінника це геометрії елементів регенератора, але при цьому слід враховувати перепади тиску в системі, які змінюються при зміні кута нахилу пластин. Тому при застосуванні даних досліджень, при розробці теплообмінників, слід враховувати необхідні параметри, яких потрібно досягти для конкретної системи охолодження.

Ключові слова: транспортний засіб, геометрія теплообмінника, кут нахилу пластин, перепад тиску, швидкість потоку повітря.

ПОВНИЙ ТЕКСТ СТАТТІ

Список бібліографічних посилань

1.    1Carbonare N., Fugmann H., Asadov N., Pflug T., Schnabel L., Bongs C. Simulation and measurement of energetic performance in decentralized regenerative ventilation systems. Energies. 2020. Vol. 13, № 22. Article 6010. DOI: https://doi.org/10.3390/en13226010.

2.    Moghaddam E. M., Foumeny E. A., Stankiewicz A. I., Padding J. T. Heat transfer from wall to dense packing structures of spheres, cylinders and Raschig rings. Chemical Engineering Journal. 2021. Vol. 407. Article 127994. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.127994.

3.    Kaur I., Singh P. State-of-the-art in heat exchanger additive manufacturing. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2021. Vol. 178. Article 121600. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2021.121600.

4.    Kilkovský B., Jegla Z. An Experimental Verification of Pressure Drop for Integrated Regenerative Equipment. Chemical Engineering Transactions. 2019. Vol. 76. P. 253-258. DOI: https://doi.org/10.3303/CET1976043.

5.    Fu H. X., Yang Q. R., Zhang L. Z. Effects of material properties on heat and mass transfer in honeycomb-type adsorbent wheels for total heat recovery. Applied Thermal Engineering. 2017. Vol. 118. P. 345-356. DOI: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2017.02.107.

6.    Almutairi M. M., Osman M., Tlili I. Thermal behavior of auxetic honeycomb structure: an experimental and modeling investigation. Journal of Energy Resources Technology. 2018. Vol. 140, № 12. Article 122904. DOI: https://doi.org/10.1115/1.4040974.

7.    Hu J. S., Wang B. L. Crack growth behavior and thermal shock resistance of ceramic sandwich structures with an auxetic honeycomb core. Composite Structures. 2021. Vol. 260. Article 113256. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2020.113256.

8.    Kovacev N., Li S., Zeraati-Rezaei S., Hemida H., Tsolakis A., Essa K. Effects of the internal structures of monolith ceramic substrates on thermal and hydraulic properties: additive manufacturing, numerical modelling and experimental testing. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2021. Vol. 112. P. 1115-1132. DOI: https://doi.org/10.1007/s00170-020-06493-y.

9.    Zeng Y., Jiang L., Sun Y., Yang Y., Quan Y., Wei S., Lu G., Li R., Rong J., Chen Y., Zhou Q. 3D-printing piezoelectric composite with honeycomb structure for ultrasonic devices. Micromachines. 2020. Vol. 11, № 8. Article 713. DOI: https://doi.org/10.3390/mi11080713.

10. Yan H., Zhang Q., Chen W., Xie G., Dang J., Lu T. J. An X-lattice cored rectangular honeycomb with enhanced convective heat transfer performance. Applied Thermal Engineering. 2020. Vol. 166. Article 114687. DOI: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2019.114687.

11. Shakiba S. A., Ebrahimi R., Shams M., Yazdanfar Z. Effects of foam structure and material on the performance of premixed porous ceramic burner. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part A: Journal of Power and Energy. 2015. Vol. 229, № 2. P. 176-191. DOI: https://doi.org/10.1177/0957650914554967.

12. Wang Y. X., Dong M., Li H. Y., Liu Y. Q., Shang Q. H. Study on thermal stress of honeycomb ceramic regenerators with different parameters. Strength of Materials. 2014. Vol. 46. P. 256-261. DOI: https://doi.org/10.1007/s11223-014-9544-1.

REFERENCES

1.    Carbonare, N., Fugmann, H., Asadov, N., Pflug, T., Schnabel, L., & Bongs, C. (2020). Simulation and measurement of energetic performance in decentralized regenerative ventilation systems. Energies, 13(22), Article 6010. https://doi.org/10.3390/en13226010

2.    Moghaddam, E. M., Foumeny, E. A., Stankiewicz, A. I., & Padding, J. T. (2021). Heat transfer from wall to dense packing structures of spheres, cylinders and Raschig rings. Chemical Engineering Journal, 407, Article 127994. https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.127994

3.    Kaur, I., & Singh, P. (2021). State-of-the-art in heat exchanger additive manufacturing. International Journal of Heat and Mass Transfer, 178, Article 121600. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2021.121600

4.    Kilkovský, B., & Jegla, Z. (2019). An experimental verification of pressure drop for integrated regenerative equipment. Chemical Engineering Transactions, 76, 253-258. https://doi.org/10.3303/CET1976043

5.    Fu, H. X., Yang, Q. R., & Zhang, L. Z. (2017). Effects of material properties on heat and mass transfer in honeycomb-type adsorbent wheels for total heat recovery. Applied Thermal Engineering, 118, 345-356. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2017.02.107

6.    Almutairi, M. M., Osman, M., & Tlili, I. (2018). Thermal behavior of auxetic honeycomb structure: An experimental and modeling investigation. Journal of Energy Resources Technology, 140(12), Article 122904. https://doi.org/10.1115/1.4040974

7.    Hu, J. S., & Wang, B. L. (2021). Crack growth behavior and thermal shock resistance of ceramic sandwich structures with an auxetic honeycomb core. Composite Structures, 260, Article 113256. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2020.113256

8.    Kovacev, N., Li, S., Zeraati-Rezaei, S., Hemida, H., Tsolakis, A., & Essa, K. (2021). Effects of the internal structures of monolith ceramic substrates on thermal and hydraulic properties: Additive manufacturing, numerical modelling and experimental testing. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 112, 1115-1132. https://doi.org/10.1007/s00170-020-06493-y

9.    Zeng, Y., Jiang, L., Sun, Y., Yang, Y., Quan, Y., Wei, S., Lu, G., Li, R., Rong, J., Chen, Y., & Zhou, Q. (2020). 3D-printing piezoelectric composite with honeycomb structure for ultrasonic devices. Micromachines, 11(8), Article 713. https://doi.org/10.3390/mi11080713

10. Yan, H., Zhang, Q., Chen, W., Xie, G., Dang, J., & Lu, T. J. (2020). An X-lattice cored rectangular honeycomb with enhanced convective heat transfer performance. Applied Thermal Engineering, 166, Article 114687. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2019.114687

11. Shakiba, S. A., Ebrahimi, R., Shams, M., & Yazdanfar, Z. (2015). Effects of foam structure and material on the performance of premixed porous ceramic burner. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part A: Journal of Power and Energy, 229(2), 176-191. https://doi.org/10.1177/0957650914554967

12. Wang, Y. X., Dong, M., Li, H. Y., Liu, Y. Q., & Shang, Q. H. (2014). Study on thermal stress of honeycomb ceramic regenerators with different parameters. Strength of Materials, 46, 256-261. https://doi.org/10.1007/s11223-014-9544-1

Стаття надійшла до редакції 01.12.2025.

© Скремінський В.К., Ярошевський О.М., Марченко В.П., Лисий О.В., Ларшин В.П. 

Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC BY 4.0)