- •В теплообменных аппаратах*
- •Продолжение табл. 1.1
- •Продолжение табл. 1.1
- •Продолжение табл. 1.1
- •П родолжение табл. 1.1
- •(Гост 15518 – 78)
- •Аппаратов[27]
- •2.1. Методы и способы интенсификации теплообмена
- •К турбулентному в начальном участке канала
- •Оребрением
- •Теплообмена
- •Прерывистыми (1), прямыми жалюзийными (2а, и 2б) и г-образными жалюзийными ребрами (3а, 3б, 3в)
- •2.2. Влияние технологии изготовления оребренных поверхностей на расчет и интенсивность теплообмена
- •2.3. Методы сравнения поверхностей теплообмена по энергетическим показателям
Оребрением
а№ 1; б№ 2, 3;в№ 4, 6;г– трубы с поперечными круглыми ребрами,
разрезанными вдоль оси трубы; д,е– трубы с облегченным оребрением
Для интенсификации конвективного теплообмена ребра труб № 46 разрезаны по винтовой линии под углом = 45o с числом заходов, равным восьми. При этом получились короткие пластинки (лепестки), которые располагались в шахматном порядке по образующей цилиндра. В результате эксперимента установлено, что разрезка ребер ведет к увеличению аэродинамического сопротивления и теплообмена примерно в 1,7 раза. Рост теплоотдачи объясняется разрушением лепестками разрезных ребер пограничного слоя в зонах с малой скоростью течения между ребрами. Разрезка ребер биметаллических ребристых труб № 3 также увеличила теплоотдачу, но только на 30% при росте сопротивления на 35 %.
В
-
29 -
Таблица 2.1. Геометрические характеристики испытанных поверхностей
Теплообмена
№ |
do, мм |
d1, мм |
h, мм |
t, мм |
, мм |
|
A |
B |
n |
m |
1 |
23,8 |
17,6 |
8 |
3,25 |
0,3 |
7,34 |
0,13 |
5,69 |
0,64 |
0,28 |
2 |
23,4 |
19 |
10 |
3,5 |
0,6 |
9,3 |
0,16 |
4,67 |
0,64 |
0,28 |
3 |
21,4 |
16,5 |
11 |
3,5 |
0,6 |
10,75 |
0,173 |
2,08 |
0,6 |
0,234 |
4 |
23,8 |
17.6 |
8 |
3,25 |
0,3 |
7,34 |
0,082 |
5,14 |
0,35 |
0,243 |
5 |
23,4 |
19 |
10 |
3,5 |
0.6 |
9,3 |
0,09 |
4,08 |
0,735 |
0,343 |
6 |
21,4 |
16,5 |
11 |
3,5 |
0,6 |
10,75 |
0,101 |
1,54 |
0,635 |
0,175 |
коэффициент оребрения.
В работе [24] разрезка ребер производилась в плоскости, проходящей через ось трубы, т.е. вдоль ее образующей (рис. 2.4, г). Когда ребра у биметаллической трубы были разрезаны на полную глубину, рост теплоотдачи составил всего 10 %, а аэродинамическое сопротивление увеличилось при этом на 60 %. Низкая степень интенсификации теплообмена объясняется нарушением теплового контакта между ребристой оболочкой и несущей внутренней трубой. При уменьшении глубины разрезки до 3/4 высоты ребра интенсивность теплообмена возрастала на 25…30 %.
Наряду с поверхностями труб с разрезными ребрами представляет интерес поиск иных методов интенсификации теплообмена на ребристых трубах. Так, в [1] предложено интенсифицировать теплоотдачу за счет применения вогнутого пластинчатых ребр, насаженных на трубы (рис.2.5). В опытах по изучению вихревого течения на вогнутых пластинах использован способ «вымывания» слоя нафталина потоком воздуха. При этом для
теплообмена получена зависимость
Nu = 0,178 (R/L)0,5Re0,67 , (2.6)
где R/L= 0,6…0,75.
Для сравнения теплогидравлических характеристик пучков труб с вогнутыми и плоскими ребрами исследованы двухрядные пучки с размерами:
R
-
30 -
для пучков с вогнутыми ребрами
Nu = 0,075 Re 0,67 ; (2.7)
= 0,489 Re 0,2 (2.8)
и плоскими ребрами
Nuгл = 0,193 Re 0,47; (2.9)
Рис. 2.5. Трубы с вогнутыми пластинчатыми ребрами
Из полученных зависимостей следует, что при использовании труб с вогнутыми ребрами достигается двукратное увеличение теплоотдачи при практически таком же росте сопротивления. Это свидетельствует об эффективности предложенной поверхности.
В МЭИ получены опытные данные для группы поверхностей (рис. 2.6) по теплоотдаче, в том числе для решеток Г-образных профилей. Схема течения в каналах такой решетки приведена на рис. 2.6, ж. В исследовании реализован метод локального моделирования, часто используемый при изучении теплообмена в пучках труб. Для решеток профилей были получены следующие зависимости по теплоотдаче:
первого ряда
Nu = 0,165 (d / l)0,53 Rey 0,65 , (2.11)
где d= 2 ( tф ) ( l1 cos 1 + l2 cos 2 )/( l1 + l2) , l= ( l1 + l2);
г
-
31 -
Nu = 0,17(d / l)0,53 Rey 0,65. (2.12)
Сопротивление решеток удалось аппроксимировать зависимостью
l tг
0
1
2 0
1
2
tг
l1 l2 l0 1
2 L l l l0
c 1
2 b l0 l
=l0 tг
=l0/2 а б в г д е ж з
Рис.
2.6. Схемы движения в профилированных
каналах и решетках профилей
Д
-
32 -
= 1000…20000. В качестве характерного поперечного размера в числах Рейнольдса и Нуссельта использована половина гидравлического диаметра решетки в свету dу= tф l2 sin 2 . К этому же сечению отнесена определяющая скорость uy. Разброс опытных точек не более нескольких процентов.
Результаты исследования моделей плоских каналов с прямыми прерывистыми, жалюзийными и Г-образными ребрами приведены на рис. 2.7.
3а
0,7
103 2
3 4Re St
Pr2/3 0,02 0,03 0,04 0,05 0,08 0,10 2а
№ по-
верх-
ности
hп,
мм
l,
мм
l1,
мм
l2,
мм
1
1,2
2
-
-
2а
1,0
2
-
-
2б
0,6
2
-
-
3а
1,0
6
1,2
4,8
3б
0,8
6
1,2
4,8
3в
0,6
6
1,2
4,8
3б 3в 2б 1 3а L b
Р
d =
2,72 мм;L
= 98 мм;b
= 13,7 мм;tф= 1,6 мм;= 0,1 мм