Скачати повний текст

Наведено результати порівняння теплової ефективності пакетів плоско-овальних труб (ПОТ) із відомими даними для пакетів із труб круглої та зручнообтічної форми. Показано переваги поверхонь нагріву з ПОТ над трубами круглої форми.

Наведено результати експериментальних досліджень конвективного теплообміну шахових пучків труб із рівнорозвиненою поверхнею в діапазоні зміни чисел Рейнольдса від 5000 до 70 000. Запропоновано узагальнену залежність для розрахунку конвективних коефіцієнтів тепловіддачі таких пучків. Показано, що коефіцієнт Сq за числа Рейнольдса в рівнянні подібності залежить від геометричних характеристик пучків і труб.

Визначено вплив матеріалу та товщини стінки обсадної труби грунтового теплообмінника на тепловідбір з масиву грунту.

Наведено результати експериментальних досліджень теплообміну малорядних шахових пучків гвинтоподібних труб у діапазоні зміни чисел Рейнольдса від 5000 до 70 000. Одержані дані показали збільшення інтесивності теплообміну за переходу від першого до другого - третього рядів пучка. Одержано залежність для розрахунку поправки, що враховує вплив на теплообмін числа поперечних рядів труб у пучку.

Приведены результаты экспериментального исследования конвективного теплообмена в шахматных пучках труб с просечным спирально-ленточным оребрением при поперечном омывании газовым потоком. Предложены эмпирические зависимости для инженерных расчетов теплообмена с учетом характеристик компоновки пучка, коэффициента оребрения трубы и высоты просечной части ребра.

Проведены численные исследования нестационарного теплообмена в сезонном аккумуляторе тепла гелиосистемы с грунтовым теплообменником в процессе периодической, с суточным циклом, зарядки в летний период. Теплообменник представлен в виде вертикального зонда с коаксиальным расположением труб. Математическая модель сопряженной работы гелиосистемы и грунтового аккумулятора включает дифференциальные уравнения, описывающие условия прихода и преобразования солнечной энергии в гелиоколлекторе, а также - теплообмен в грунтовом теплообменнике и в массиве грунта. Показана необходимость учета взаимного влияния размеров гелиоколлекторов и грунтового теплообменника. Это влияние в заданных условиях может быть выражено в виде функциональной зависимости от расходного параметра - скорости теплоносителя в грунтовом теплообменнике. Предложены расчетные соотношения метода выбора длины теплообменника в зависимости от площади гелиоколлекторов разного типа при условии ограничения скорости теплоносителя.

Індекс рубрикатора НБУВ: З368.2

Рубрики:

Трубчасті теплообмінні апарати

Шифр НБУВ: РА407079 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Проведено моделювання процесів тепло- та масопереносу в каналах кожухотрубного теплообмінника з шаховим розміщенням пучків труб. Одержано поля швидкостей, температур і тисків у каналі теплообмінника. Проаналізовано умови гідродинамічної течії в каналах і процеси переносу теплоти в цих каналах. Запропоновано методику виведення коефіцієнта тепловіддачі на поверхнях трубного пучка, використовуючи пакет прикладних програм ANSYS Fluent.

Мета дослідження - підвищення ефективності конвективних поверхонь нагріву котельних агрегатів в системах теплогазопостачання шляхом використання труб з просічним спіральним оребренням. За результатами числовних досліджень, виконаних в дисертації, одержано наукове обгрунтування доцільності застосування таких поверхонь нагріву, визначено залежності показників теплової ефективності від геометричних параметрів оребреної труби, що дозволяє робити обгрунтований вибір раціонального їх сполучення для конкретних умов роботи поверхні нагріву. Виконано експериментальні дослідження теплообміну й аеродинамічного опору шахових і коридорних пучків труб з просічним оребренням. Встановлено залежності теплообміну й аеродинамічного опору від геометричних параметрів оребрених труб та їх розміщення в пучках. Розроблено та запропоновано удосконалені методики інженерних розрахунків теплообміну та аеродинамічного опору шахових і коридорних пучків труб з просічним спіральним оребренням. Установлено, що застосування труб з просічним оребренням збільшує інтенсивність теплообміну шахових пучків на 32 - 43 %, коридорних - на 17,1 - 32,8 % у разі збільшення аеродинамічного опору відповідно на 18 - 50 % та 11 - 40%. Застосування поверхонь нагріву з просічним спіральним оребренням зменшує їх металоємність на 20 - 25 %.

Вперше виконано комплексні дослідження теплообміну й аеродинаміки пакетів плоскоовальних труб (ПТ) та поодиноких плоскоовальних циліндрів в широких діапазонах геометричних і режимних характеристик. Вперше вивчено закономірності обтікання та локальної тепловіддачі поодиноких плоскоовальних циліндрів. Встановлено й обгрунтовано залежності інтенсивності тепловіддачі від відносного подовження плоскоовального профілю. Визначено характер впливу геометричних характеристик ПТ та кроків між ними на середній теплообмін та аеродинамічний опір їх шахових пакетів. Вперше запропоновано узагальнені співвідношення для розрахунку коефіцієнтів тепловіддачі шахових пакетів ПТ та поодиноких плоскоовальних циліндрів в практично важливих інтервалах геометричних і режимних характеристик. Одержано узагальнені рівняння для розрахунку аеродинамічного опору шахових пакетів ПТ в практично важливих інтервалах геометричних і режимних характеристик. Вперше застосовано "лунковий" рельєф на плоских бокових поверхнях ПТ. Вивчено його вплив на інтенсивність теплообміну та аеродинамічний опір пакетів таких труб.

На основании экспериментальных исследований и анализа интенсивности теплообмена и аэродинамического сопротивления пучков плоскоовальных труб проведена оптимизация высоты поперечного оребрения. Проанализировано влияние материала ребер на оптимальную высоту оребрения. Впервые в Украине предложена обобщенная зависимость для определения оптимальной высоты ребра в зависимости от материала оребрения и относительной длины линии контакта ребра с несущей трубой. Результаты проведенного анализа представлены в виде сравнительных теплоаэродинамических и массогабаритных характеристик экономайзера-утилизатора для котла ПТВМ-30м. Показано что, использование оптимизированного оребрения позволяет улучшить массогабаритные характеристики теплообменного устройства на (15 - 20) %.

Індекс рубрикатора НБУВ: З368.2

Рубрики:

Трубчасті теплообмінні апарати

Шифр НБУВ: Ж22833 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Проаналізовано тенденції вдосконалення поверхонь теплообміну з повітряним охолодженням. Представлено результати експериментальних і теоретичних досліджень поперечнореберних пучків труб, поверхонь теплообміну з бісегментною формою ребер і на базі використання похилого оребрення. Результати експериментальних досліджень узагальнено рівняннями для розрахунку аеродинамічного опору та теплообміну. Наведено результати дослідження температурних полів поверхні ребер різноманітного конструктивного виконання. Проведено аналітичне дослідження ефективності ребер. Досліджено структуру потоку повітря в міжреберному каналі методом комп'ютерного моделювання. Особливу увагу приділено методології проведення теплотехнічних випробувань поверхонь теплообміну.

На підставі аналізу математичних моделей обгрунтовано недоліки та переваги різних конструкцій теплообмінників із завихрювачами (ТОЗ) та їх вплив на гідродинаміку та теплообмін закручених потоків (ЗП). Більшість ТОЗ мають складну форму. Збільшення теплообміну у разі застосування гвинтових закручувачів потоку відбувається завдяки інтенсифікації теплообміну між ядром потоку та приграничним шаром. Відбувається це при турбулізації ЗП під впливом відцентрових сил. В такому разі ефективна швидкість є вищою, ніж за звичайної турбулентності потоку. Процес протікає більш інтенсивно за низьких чисел Рейнольдса. За ламінарних режимів плинності визначальним механізмом перенесення тепла є теплопровідність поперек потоку, по нормалі до стінки. В такому випадку інтенсивність тепловіддачі є відносно малою. Для підвищення теплопередачі треба використовувати труби з гвинтовою поверхнею теплообміну (одно- (ОЗСН) та багатозахідною (БЗСН) спіральною накаткою), в яких відбувається ламінарний закручений рух рідини. На відміну від турбулентної плинності, в ламінарному потоці термічний опір у каналі більш рівномірно розподілений по всьому його поперечному перетині, тому для інтенсифікації тепловіддачі необхідний вплив, що збурює потік у межах зони пристінної течії. Найбільш перспективними є теплообмінники з труб з ОЗСН або БЗСН. На відміну від трубчастих теплообмінників без накатки, вони мають більшу площу теплообміну та меншу матеріалоємність. При цьому на відміну від стрічкових вставок і закручувачів, труби з накаткою мають гідравлічний опір пристінного шару, який зменшується швидше, ніж зростають втрати тиску. Використання труб із спіральною накаткою в енергетичних палях із теплообмінниками надасть можливість знизити масогабаритні характеристики не тільки теплообмінника, але й самої палі. В такому випадку інтенсифікація теплообміну визначається гідродинамікою потоку у в'язкому пристінному шарі, тобто порушенням упорядкованості плинності рідини за рахунок його закручування. Проведений аналіз відомих математичних моделей інтенсифікаторів теплообміну надає можливість сформувати вимоги до перспективних конструкцій теплообмінників. В подальшому це надасть можливість розробити нову математичну модель гідродинаміки та теплообміну у забивній палі з U-подібним теплообмінником в якій враховані всі наведені недоліки. Спираючись на дослідження гідродинаміки та теплообмінних процесів потрібно провести оптимізацію конструкції теплообмінника, а саме, геометрію поперечного перетину труб, форму укладки труб у тілі палі, а також глибину, кут і ширину поглиблень спіральної накатки.

Вирішено актуальне завдання розробки та обґрунтовано наукові засади створення ефективних теплообмінних пристроїв з однорядних систем плоско-овальних оребрених труб, отриманих на основі вивчення середньоповерхневих і локальних характеристик процесів переносу та визначено оптимальніх геометричних характеристик оребрення. Виконано комплексні експериментальні та CFD-дослідження середньоповерхневого та локального теплообміну, аеродинамічного опору, характеристик і структури течії при омиванні плоско-овальних оребрених труб потоком газового теплоносія в діапазоні значень їх геометричних та режимних характеристик, актуальних для теплообмінного обладнання. Отримано узагальнені рівняння подібності для розрахунку інтенсивності конвективного теплообміну й аеродинамічного опору однорядних теплообмінних систем з плоско-овальних оребрених труб, що враховують залежність показника степені при числі Рейнольдса від геометричних характеристик. Представлено результати розподілів тиску та локальних коефіцієнтів теплообміну, візуалізаційних, термоанемометричних та CFD-досліджень, на основі яких розкрито закономірності механізмів переносу, узагальнено у вигляді фізичної моделі течії та теплообміну на поверхні ребер плоско-овальних труб. Розроблено методику та програму розрахунку оптимальних геометричних характеристик поперечного оребрення плоско-овальних труб, яка враховує режимні параметри роботи теплообмінної поверхні.