Аннотация
Цель исследования состоит в разработке теоретической модели для расчёта теплообмена при турбулентном течении в каналах в продольно омываемых пучках труб с поперечными кольцевыми канавками. Гипотеза, использованная в статье, основывается на четырёхслойном моделировании турбулентного пограничного слоя в пространстве между отдельными кольцевыми канавками в шестиугольном канале, заменённом эквивалентным кольцевым каналом, и использовании интегральных соотношений для турбулентных пограничных слоёв для пространства в отдельных канавках. Метод решения состоит в получении аналитических соотношений относительно интенсифицированного теплообмена при турбулентном течении в продольно обтекаемых пучках труб с поперечными кольцевыми канавками в зависимости от геометрических характеристик поперечных кольцевых канавок, параметров продольно обтекаемого пучка труб с поперечными кольцевыми канавками, режима течения теплоносителя. Полученные зависимости преимущественно различаются от полученных ранее решений более широкой общностью и верифицируемостью, а также тем, что при их выводе было принято гораздо меньшее число допущений. Полученные результаты расчёта в зависимости от широкого диапазона определяющих параметров, как геометрии продольно обтекаемого пучка труб с поперечными кольцевыми канавками, так и режима течения теплоносителя, хорошо коррелируют с существующими экспериментальными данными, однако, они также применимы и в более широком диапазоне определяющих параметров, поскольку основываются на допущениях, которые имеют очень широкую общность. Применение результатов исследования позволило: улучшить массогабаритные показатели теплообменных аппаратов современного металлургического производства, повысить их тепловую эффективность, снизить гидравлические потери на прокачку теплоносителя, понизить температуру стенок теплообменника.
Ключевые слова
Моделирование, математическое, теплообмен, интенсификация, турбулентный, течение, труба, пучок, пограничный слой, компаундный, кольцевые канавки.
1. Калинин Э.К., Дрейцер Г.А., Ярхо С.А. Интенсификация теплообмена в каналах. М.: Машиностроение, 1972. 220 с.
2. Калинин Э.К., Дрейцер Г.А., Ярхо С.А. Интенсификация теплообмена в каналах. М.: Машиностроение, 1990. 208 с.
3. Эффективные поверхности теплообмена / Э.К. Калинин, Г.А. Дрейцер, И.З. Копп и др. М.: Энергоатомиздат, 1998. 408 с.
4. Лобанов И.Е. Математическое моделирование интенсифицированного теплообмена при турбулентном течении в каналах: дис … д-ра техн. наук. М., 2005. 632 с.
5. Лобанов И.Е. Теория интенсифицированного теплообмена при турбулентном течении в продольно омываемых пучках труб с поперечным оребрением c помощью «шестиугольной» четырёхслойной модели турбулентного пограничного слоя // Фундаментальные проблемы техники и технологии – Технология–2012: сб. тезисов и аннотаций научных докладов XV международной научно-технической конференции / под ред. А.В. Киричека и А.В. Морозовой; Технологический институт им. Н.Н. Поликарпова ФГБОУ ВПО «Госуниверситет–УНПК», г. Орёл, 5–8 июня 2012. М.; Орёл: Издательский дом «Спектр», 2012. С. 224–225.
6. Лобанов И.Е., Штейн Л.М. Перспективные теплообменные аппараты с интенсифицированным теплообменом для металлургического производства. (Общая теория интенсифицированного теплообмена для теплообменных аппаратов, применяемых в современном металлургическом производстве.) в 4-х т. Т. III. Математическое моделирование интенсифицированного теплообмена при турбулентном течении в каналах с применением многослойных, супермногослойных и компаундных моделей турбулентного пограничного слоя. М.: МГАКХиС, 2010. 288 с.
7. Лобанов И.Е. Mатематическое моделирование интенсифицированного теплообмена при турбулентном течении в продольно омываемых пучках труб с поперечным оребрением на базе четырёхслойной модели турбулентного пограничного слоя // Тепловые процессы в технике. 2014. Т. 6. № 12. С. 531–537.