МОДЕЛИРОВАНИЕ В АППАРАТАХ ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ТЕРМОВИХРЕВОГО ТЕПЛООБМЕНА
DOI:
https://doi.org/10.25635/2313-1586.2023.02.086Ключевые слова:
теплообменные аппараты, оребренные трубы, вентиляторы, спираль Архимеда, теплоотдача, эффект «Торнадо», газ, спиралевидный турбулизатор.Аннотация
Используемые в настоящее время аппараты воздушного охлаждения отличаются недостаточной экономической эффективностью, что в значительной степени обусловлено низким коэффициентом теплоотдачи. Предложен способ повышения их эффективности с помощью устойчивой системы вихрей, создающих эффект «Торнадо», формирующий процесс термовихревого теплообмена. Математическое моделирование термовихревого теплообмена соответствует внешней задаче поперечного обтекания потоком пучка оребренных труб и базируется на гипотезе снижения температуры охлаждающего воздуха за счет циркуляции потока в спиралевидном вихревом турбулизаторе. Термовихревое снижение температуры охлаждающего воздуха приводит к росту разности температур между охлаждаемым газом, стенками трубы и охлаждающим воздухом и эффективного значения критерия Рейнольдса , обусловленного эффектом «Торнадо», и как результат повышения критерия его теплофизического подобия. С использованием теорем Стокса, Гельмгольца, уравнений Клайперона и Бернулли, теории подобия и гипотезы о доминанте влияния скорости циркуляционного потока в спиралевидном вихревом турбулизаторе на снижение температуры охлаждающего воздуха получена математическая модель термовихревого теплообмена в аппаратах воздушного охлаждения. Спиралевидный вихревой турбулизатор позволяет увеличивать коэффициент теплоотдачи до величины Вт/м2.К.
Библиографические ссылки
Бродов Ю.М, Аронсон К.Э., Рябчиков А.Ю., Ниренштейн М.А.; под общ. ред. Бродова Ю.М., 2016. Справочник по теплообменным аппаратам паротурбинных установок. Москва: Издательский дом МЭИ.
Bautin S.G., Krutova I.Y., Obukhov A.G., 2015. Twisting of a fire vortex subject to gravity ang coriolis fores. High temperature, Vol. 53, № 6, P. 928 – 930. DOI: 10.1134/S0018151X1505003X
Макаров В.Н., Макаров Н.В., Плотников Н.С., Потапов В.В., 2018. Математическое моделирование вихревого гидрообеспыливания на горно-обогатительных пред-приятиях. Горный информационно-аналитический бюллетень МГГУ, № 4, С. 210 – 217.
Лойцянский Л.Г., 2003. Механика жидкости и газа. Учебник для вузов. 7-е изд., испр. Москва: Дрофа, 840 с.
Зысин Л.В., Калютик А.А., 2010. Теплообменное оборудование: Учеб. пособие. Санкт-Петербург: Изд-во Политехн. ун-та, 230 с.
Sadik Kakac, Hongtan Liu, Anchasa Pramuanjaroenkij, 2020. Heat Exahangers. Selection, Rating and Thermal Design, P. 205 – 212, ISBN 978-1-138-60186-4
Сидягин А.А., Косырев В.М., 2009. Расчет и проектирование аппаратов воз-душного охлаждения: учеб. пособие для студентов вузов. Нижний Новгород: Нижегород. гос. техн. ун-т им. Алексеева Р.Е., 150 с.
Dawid Taler, 2020. Numerical Modelling and Experimental Testing of Heat Exchangers. Part of the Studies in Systems, Decision and Control book series, vol. 161, P. 45 – 70, ISBN978-3-319-91128-1
Макаров Н.В., Макаров В.Н., Бельских А.М., 2019. Исследование влияния остаточной циркуляции на аэротермодинамическую эффективность АВО. Актуальные проблемы повышения эффективности и безопасности эксплуатации горно-шахтного и нефтепромыслового оборудования: материалы VI Международной научно-практической конференции: Горная и нефтяная электромеханика – 2019, Пермь 21 – 24 октября 2019 г., С. 87 – 91.
Макаров Н.В., Макаров В.Н., Волегжанин И.А., Угольников А.В., 2018. Аддитивная математическая модель аэродинамики энергетического регулятора шахтных радиальных вентиляторов. Горный информационно-аналитический бюллетень МГГУ, № 5, С. 171 – 177.
Petrik M., Szepesi L.G. & Jarmai K., 2020. Heat transfer analysis for finned tube heat exchangers. Solutions for Sustainable Development, P. 57 – 63.
Макаров Н.В., Макаров В.Н., Лифанов А.В., Угольников А.В., Таугер В.М., 2019. Модификация вихревой теории круговых решеток турбомашин. Горный информационно-аналитический бюллетень, № 10, С. 206 – 214. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-09-0-184-194.
