Обтекаемых пучков труб и профилированных

каналов сложной геометрии, в потоке воздуха

 

Объект исследования: теплообменная поверхность, сформированная из поперечно обтекаемых пучков труб.

Результаты, полученные лично автором: данные экспериментальных исследований теплоаэродинамических характеристик поперечно обтекаемых потоком воздуха пучков гладких труб с различной геометрией; сравнение показателей теплоэнергетической эффективности опытных трубчатой и пластинчатой конвективных поверхностей со сложной конфигурацией.

 

Одним из способов интенсификации теплообмена, применяемых при разработке эффективных теплообменных аппаратов, является внедрение различных новых трубчатых и высокотехнологичных профильных плас-тинчатых поверхностей со сложной формой и геометрией, которые обеспе-чивают наиболее благоприятные условия контакта потока теплоносителя с поверхностью, а также образование отрывного характера течения и организованных вихревых структур.

Особо значима интенсификация конвективного теплообмена в поперечно обтекаемых пучках цилиндрических гладких труб с коридорной схемой компоновки при использовании высокотемпературных или загрязнённых газовых и жидкостных потоков теплоносителей, когда по условиям эксплуатации невозможно развитие поверхности за счёт оребрения или применение различного вида пристенных наружных и внутритрубных интенсификаторов теплоотдачи. Наряду с распространёнными трубчатыми успешно применяются пластинчатые теплообменные аппараты. Их отличают высокие показателями теплоэнергетической эффективности и компактность поверхности с различной геометрией элементов рельефа, реализующих активный механизм интенсификации теплообмена в каналах в условиях внешнего обтекания.

На основании проведенных экспериментальных исследований по теплоотдаче и аэродинамическому сопротивлению выполнено сравнение теплоэнергетической эффективности поперечно обтекаемых потоком воздуха поверхностей в форме зависимости :

- базового коридорного пучка с рациональной схемой компоновки гладких латунных труб одинакового диаметра мм;

- коридорных симметричных пучков труб переменного сечения с разновеликими чередующимися вдоль оси цилиндрическими участками ;

- профилированных каналов пластинчатых теплообменников с контакти-рующими двухсторонними сфероидальными выступами и впадинами с шахматной и коридорной схемами расположения.

Для сравнительного анализа теплоэнергетической эффективности поверхности опытных трубных пучков и профилированных каналов пластинчатых теплообменников были использованы данные по средней теплоотдаче и сопротивлению в виде зависимостей и . Обнаружился рост энергетической эффективности поверхности симметричных коридорных пучков труб с противоположной периодичностью чередования разновеликих цилиндрических участков в смежных поперечных рядах по сравнению с базовым пучком. При значении энергетического коэффици-ента отношение коэффициентов теплоотдачи для испытуемой и базовой трубчатой поверхностей составляет . Приведенное сравнение показывают, что по мере увеличения массового расхода (уменьшения энергетического коэффициента ), эффективность теплоот-дачи поверхности профилированных каналов существенно опережает показатели трубчатой поверхности. Следует отметить сходство механизмов теплообмена и аэродинамики в пучках относительно длинных прямых труб и в каналах пластинчатых теплообменников с контактирующими сфероидальными выступами, работающими как короткие поперечно обтекаемые пучки труб переменного сечения. В таких условиях вихревой поток с дополнительным интенсифицирующим воздействием обтекает поверхность профилированного канала на всём своём пути в отличие от трубных пучков, где он обрывается после каждого поперечного ряда.

Результаты исследований и полученные критериальные зависимости теплоотдачи () и аэродинамического сопротивления () для трубчатых и пластинчатых поверхностей могут быть использованы при решении практических инженерных задач, а именно при разработке новых теплообменных аппаратов.

Материал поступил в редколлегию 20.05.2017

УДК 620.9

Д.В. Дробышевская

Научный руководитель: профессор кафедры «Промышленная теплоэнергетика», д.т.н., А.А. Анисин

pte@tu-bryansk.ru

 

Сравнительный анализ эффективности

поперечного обтекания трубчатой поверхности

с разной формой и геометрией

Объект исследования: гладкотрубный симметричный цилиндрический коридорный пучок.

Результаты, полученные лично автором: изучено влияние формы и расположения элементов гладкотрубной поверхности на эффективность теплоотдачи при поперечном обтекании теплоносителя.

Для реализации энергосбегающих мероприятий необходима разработка перспективного экономичного теплообменного оборудования и модернизация устаревших теплообменных аппаратов, эксплуатируемых на ТЭС, АЭС и промышленных предприятиях. Актуально исследование способов интен-сификации процессов теплоотдачи в каналах совершенствуемых трубчатых теплообменных аппаратов, основанных на создании в потоке благоприятных условий для интенсификаци процессов переноса импульса и энергии.

Существует возможность значительной интенсификации теплоотдачи традиционных трубчатых поверхностей при использовании поперечно обтекаемых комбинированных пучков гладких труб с разными, диаметрами и пучков гладких труб переменного сечения с различной конфигурацией (цилиндрической, конической, коническо-цилиндрической).

На основе полученных материалов исследований рассчитаны харак-теристики теплоэнергетической эффективности различных наиболее рацио-нальных вариантов опытной гладкотрубчатой поверхности в виде зависимостей , и .

На основании сопоставления рассчитанных комплексных характеристик показано, что энергоэффективность коридорных пучков цилиндрических труб переменного сечения выше, чем эффективность пучков цилиндрических труб одинакового диаметра.

Материал поступил в редколлегию 20.05.2017

УДК 620.9

С.В. Дробышевский

Научный руководитель: доцент кафедры «Промышленная теплоэнергетика»,

к.т.н., А.С. Стребков

pte@tu-bryansk.ru