Обоснование эффективности гладких профилированных теплообменных поверхностей для повышения компактности энергетических установок

• Main Author: Valerii Kuznetsov
• Format: Article
• Language: English
• Published: PC Technology Center 2020-12-01
• Series: Eastern-European Journal of Enterprise Technologies
• Subjects: энергетическая установка; компактность; теплообменный аппарат; теплогидравлическая эффективность; профилированная поверхность; rsm–модель турбулентности
• Online Access: http://journals.uran.ua/eejet/article/view/214829

Представлено обоснование использования гладких профилированных поверхностей не круглого поперечного сечения для повышения компактности энергетических установок. Обоснован критерий теплогидравлической компактности, который учитывает компоновку и расположение элементов теплопередачи и их теплогидравлическую эффективность. Для моделирования процессов движения и переноса теплоты в элементах энергетических установок использован метод вычислительной гидродинамики. Проведена верификация с имеющимися литературными данными, расхождение результатов не превысила 2,4 %. Для одиночных профилей эллиптического и плоскоовального сечений существует локальный максимум эффективности, который достигается при соотношении осей 2,5 для эллиптического и 2,75 для плоскоовального. Проведены исследования изменения коэффициента теплоотдачи по рядам трубного пучка. Для пучка эллиптических труб стабилизация теплоотдачи наступает с пятого ряда. Рассмотрены поверхности теплопередачи, выполненные из круглых, эллиптических и плоскоовальных труб с различными сочетаниями геометрических характеристик. Получено, что на основе эллиптических труб возможно снижение объема теплопередающей поверхности и повышение компактности всей энергетической установки на 18,3 % по сравнению с круглыми трубами и на 2,4 % по сравнению с плоскоовальными. Обоснованы безразмерные показатели массы, объема, функциональной эффективности и ресурса теплообменного аппарата, позволяющие проводить их сравнение в составе различных энергетических установок. Целесообразно продолжить исследования особенностей процессов переноса теплоты в стесненных, с соотношениями относительных продольных и поперечных шагов меньше 1,5, пучках эллиптических труб с соотношением осей 2,5