Тепловіддача та гідравлічний опір труб з циліндричними інтенсифікаторами

Розроблено математичну модель процесів тепломасопереносу для поверхонь з циліндричними інтенсифікаторами. Проведено числові розрахунки та визначено основні локальні та інтегральні характеристики труб з циліндричними інтенсифікаторами. Знайдено оптимальні значення відстані між сусідніми інтенсифікато...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2009
1. Verfasser:	Горобець, В.Г.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут технічної теплофізики НАН України 2009
Schriftenreihe:	Промышленная теплотехника
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/61053
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Тепловіддача та гідравлічний опір труб з циліндричними інтенсифікаторами / В.Г. Горобець // Промышленная теплотехника. — 2009. — Т. 31, № 7. — С. 91-94. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-61053
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-610532014-04-24T03:01:48Z Тепловіддача та гідравлічний опір труб з циліндричними інтенсифікаторами Горобець, В.Г. Розроблено математичну модель процесів тепломасопереносу для поверхонь з циліндричними інтенсифікаторами. Проведено числові розрахунки та визначено основні локальні та інтегральні характеристики труб з циліндричними інтенсифікаторами. Знайдено оптимальні значення відстані між сусідніми інтенсифікаторами, при яких тепловідвід від поверхні буде максимальним. Разработана математическая модель процессов тепломассопереноса для поверхностей с цилиндрическими интенсификаторами. Выполнены численные расчеты и определены основные локальные и интегральные характеристики труб с цилиндрическими интенсификаторами. Определены оптимальные расстояния между соседними интенсификаторами, при которых теплосъем с поверхности будет максимальным. The mathematical model of heat transfer process for surfaces with the cylindrical intensificators. Numerical solutions and the main local and integral heat characteristics of tubes with the cylindrical intensificators are found. The optimal distances between the neighboring intensificators are determined for which heat transfer from surfaces is maximal. 2009 Article Тепловіддача та гідравлічний опір труб з циліндричними інтенсифікаторами / В.Г. Горобець // Промышленная теплотехника. — 2009. — Т. 31, № 7. — С. 91-94. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 0204-3602 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/61053 ru Промышленная теплотехника Інститут технічної теплофізики НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Розроблено математичну модель процесів тепломасопереносу для поверхонь з циліндричними інтенсифікаторами. Проведено числові розрахунки та визначено основні локальні та інтегральні характеристики труб з циліндричними інтенсифікаторами. Знайдено оптимальні значення відстані між сусідніми інтенсифікаторами, при яких тепловідвід від поверхні буде максимальним.
format	Article
author	Горобець, В.Г.
spellingShingle	Горобець, В.Г. Тепловіддача та гідравлічний опір труб з циліндричними інтенсифікаторами Промышленная теплотехника
author_facet	Горобець, В.Г.
author_sort	Горобець, В.Г.
title	Тепловіддача та гідравлічний опір труб з циліндричними інтенсифікаторами
title_short	Тепловіддача та гідравлічний опір труб з циліндричними інтенсифікаторами
title_full	Тепловіддача та гідравлічний опір труб з циліндричними інтенсифікаторами
title_fullStr	Тепловіддача та гідравлічний опір труб з циліндричними інтенсифікаторами
title_full_unstemmed	Тепловіддача та гідравлічний опір труб з циліндричними інтенсифікаторами
title_sort	тепловіддача та гідравлічний опір труб з циліндричними інтенсифікаторами
publisher	Інститут технічної теплофізики НАН України
publishDate	2009
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/61053
citation_txt	Тепловіддача та гідравлічний опір труб з циліндричними інтенсифікаторами / В.Г. Горобець // Промышленная теплотехника. — 2009. — Т. 31, № 7. — С. 91-94. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.
series	Промышленная теплотехника
work_keys_str_mv	AT gorobecʹvg teplovíddačatagídravlíčnijopírtrubzcilíndričnimiíntensifíkatorami
first_indexed	2025-07-05T12:07:19Z
last_indexed	2025-07-05T12:07:19Z
_version_	1836808656673308672
fulltext	ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2009, т. 31, №7 91 плоти випаровування води з рослинних об’єктів, задля чого ми вирішили спочатку дослідити те- плоту випаровування води з розчинів вуглеводів. Пропанол же був взятий для досліджень тому, що він є широко розповсюдженим у хімічній промисловості органічним розчинником для яко- го наявні достовірні дані щодо питомої тепло- ти випаровування, яка значно відрізняється від питомої теплоти випаровування чистої води. Отримані результати дослідження питомої теплоти випаровування чистої води та пропано- лу при 40, 60 та 80 °С дали відносну експери- ментальну похибку для води до 3 та пропанолу менше 1 %. Результати ж визначення питомої теплоти випаровування води з розчинів цукрози, глюкози та фруктози з вихідною концентрацією 12 % підтвердили наявність впливу вуглеводів на теплоту випаровування. Експериментально отримані значення питомої теплоти випарову- вання співпали з табличним значенням питомої теплоти випаровування води тільки на початково- му етапі зневоднення розчинів (до концентрації ~ 30…40 %). При подальшому концентруванні, коли значно зростала доля гідратної води, пропорційно зростала й експериментально от- римувана питома теплота випаровування. Нам вдалося дослідити зміни теплоти випаровуван- ня води з висококонцентрованих (пересичених) розчинів цукрози, глюкози та фруктози. Горобець В.Г. Інститут технічної теплофізики НАН України ТЕПЛОВІДДАЧА ТА ГІДРАВЛІЧНИЙ ОПІР ТРУБ З ЦИЛІНДРИЧНИМИ ІНТЕНСИФІКАТОРАМИ Розроблено математичну модель процесів тепломасопереносу для поверхонь з циліндричними інтенсифікаторами. Проведено числові розрахунки та визначено основні локальні та інтегральні характеристики труб з циліндричними інтенсифікаторами. Знайдено оптимальні значення відстані між сусідніми інтенсифікаторами, при яких тепловідвід від поверхні буде максимальним. Разработана математическая модель процессов тепломассопереноса для поверхностей с цилиндрическими интенсификаторами. Выполнены численные расчеты и определены основные локальные и интегральные характеристики труб с цилиндрическими интенсификаторами. Определены оптимальные расстояния между соседними интенсификаторами, при которых теплосъем с поверхности будет максимальным. The mathematical model of heat transfer process for surfaces with the cylindrical intensificators. Numerical solutions and the main local and integral heat characteristics of tubes with the cylindrical intensificators are found. The optimal distances between the neighboring intensificators are determined for which heat transfer from surfaces is maximal. Серед відомих типів поверхонь теплообміну, в яких застосовуються різні методи інтенсифікації процесів тепломассопереносу можна виділити поверхні з інтенсифікаторами циліндричної фор- ми (рис. 1). Наявність таких інтенсифікаторів на плоскій або криволінійній поверхні дає змо- гу створити на поверхні обтікання такі умо- ви течії, при яких відбувається періодичний відрив та приєднання зовнішнього потоку до теплообмінної поверхні. Для вказаних умов течії в області приєднання мають місце значні величи- ни локальних тепловідводів від поверхні, що об- умовлено малою товщиною пограничного шару в цих областях. Локальні величини коефіцієнта тепловіддачі в точках приєднання суттєво вищі в порівнянні з величинами, які характерні для глад- ких поверхонь без інтенсифікаторів теплообміну. Крім того, при наявності хорошого контакту між несучою поверхнею і інтенсифікатором та малих значеннях контактного термічного опору між ними, збільшується загальна площа поверхні тепловідводу. ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2009, т. 31, №792 Рис. 1. Пучок труб з інтенсифікаторами. Використання інтенсифікаторів теплообміну може в 1,5…3 рази підвищити сумарний тепловий потік, що відводиться від поверхні, в порівнянні з потоком відведеним від гладкої поверхні [1]. Розроблена математична модель процесів теплопереносу та проведено чисельні роз- рахунки локальних та інтегральних тепло- вих характеристик для труб з циліндричними інтенсифікаторами. Розглянуто випадок форму- вання течії на поверхні труби з інтенсифіка- торами: при великих відстанях між ними h<<s (рис. 2). Для цього випадку характерною є наявність між інтенсифікаторами двох областей відривної течії в кутових зонах (області I і III) та ділянки приєднаної течії до поверхні тру- би між зонами відривної течії (область II). При розробці математичної моделі були використані інтегральні методи розрахунку теплоперено- су для неізотермічних поверхонь [2-4]. Труба з інтенсифікаторами по її довжині розбивається на N+1 елементарну ділянку, кожна з яких зна- ходиться між сусідніми інтенсифікаторами (див. рис. 2). Рис. 2 Схема течії на поверхні труб між виступами. Рівняння теплопереносу для елементарної ділянки труби має вигляд: 2 _ _ _ , ,, ,1, 22 _ ( , ) ( , ) ( ) ( , ) / ,i t i ti t i tt n ic t T q x T q x T x is Q is T x ∂ λδ = + +∆ − δ ∂ (1) де xi-1 ≤ x ≤ xi-1 + s, i = 1,2,...,N координата x відноситься до ділянки труби для i-го елемента її поверхні, – усереднена температура по товщині труби для i-ї ділянки, q – густина теплового потоку, що відводиться з поверхні, xi=xi-1+s – довжина труби з інтенсифікаторами після i-ї ділянки, індекси t,c позначають трубу і циліндричний інтенсифікатор, 1,2 – зовнішню і внутрішню сторону труби, індекс n показує номер характерної області течії на зовнішній поверхні труби (n=I-VI), i=1,2,...,N+1 – номер елементарної ділянки труби, N – кількість інтенсифікаторів на поверхні труби. При розробці математичної моделі прийнято, що інтенсифікатори розглядаються у вигляді теплових джерел (стоків) на поверхні труби, а – загальна кількість теплоти (потужність теплового джерела чи стоку), що відводиться (підводиться) i -м інтенсифікатором від поверхні труби, r1 – зовнішній радіус циліндричного інтенсифікатора, Δ(x-is) – дельта-функція, яка набирає значень: Δ=1 при x=is і Δ=0 при x≠is. Граничні умови для кожної елементарної ділянки труби можуть бути представлені у вигляді: (2) Розрахунок локального теплообміну на поверхні труби будемо проводити окремо на кожній з ділянок течії I-IV на зовнішній стороні для i -го елемента труби (рис. 2). При розрахунку теплопереносу в областях формування пограничного шару (ПШ) скористаємося методом, викладеним в [2-4]. Згідно цього методу для вимушених течій вплив неізотермічності поверхні, що обтікається, на теплообмін враховується за допомогою функції впливу необігріваємої ділянки f(x,ξ), де x,0 – поточна координата і довжина цієї ділянки на поверхні. Враховуючи лінійність рівняння енергії та використовуючи принцип суперпозиції (теорему _ , , 0 1 ( , )i t i tT T x y dy δ = δ ∫ 2_ _ , ,, 1, 1 1 0 ( , ) ( , ( ))i t i ti s nQ is T q r T x is r d π = ϕ = ϕ∫ _ _ 1, , 0 1 0,t N t x x x xN T T x x = = + ∂ ∂= = ∂ ∂ _ _ 1, , ,i t i t x x x xi i T T x x − = = ∂ ∂= ∂ ∂ _ _ 1, ,( ) ( )i t i ti iT x x T x x− = = = _ _ , 1, 1 1 ,i t i t x x x xi i T T x x + = =+ + ∂ ∂= ∂ ∂ _ _ , 1,1 1( ) ( )i t i ti iT x x T x x++ += = = 0 0x = 1i ix x s+ = + ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2009, т. 31, №7 93 Дюамеля) для кожної з областей течії I-IV i-ої елементарної ділянки поверхні обтікання можна записати загальне співвідношення (3): де xik – координата, що відповідає початку формування ПШ на k-й ділянці поверхні, Tgjk – температура j-го теплоносія зовні ПШ на k-й ділянці. В співвідношенні (3) індекси t,c, які позначають трубу та інтенсифікатори опущені. При утворенні ПШ на ізотермічній поверхні локальний коефіцієнт тепловіддачі α* jk(x) знаходиться по формулі: (4) Вигляд функції впливу необігріваємої ділянки f(x,ξ) визначається при розв’язку рівнянь переносу для ПШ, і в загальному випадку може бути отриманий у вигляді f(x,ξ)=(1-(ξ/x)C1)-C2. Коефіцієнт c и показники степені m, n, C1, C2 знаходяться розрахунковим шляхом або на основі експериментальних даних і залежать від характеру течії в ПШ (ламінарний чи турбулентний), значень чисел, Р1, Re і ряду інших факторів [2-4]. Розрахунок теплопереносу у відривних зонах і густини теплового потоку всередині труб проводився згідно методики, розроб- леної в [4]. В результаті числових розрахунків отримано локальні розподіли коефіцієнта тепловіддачі (рис. 3), густини відведених теплових потоків та температурні розподіли вздовж поверхні обтікання. Обчислено значення інтегральних теплових потоків, відведених з поверхні труби та проведено співставлення гладких поверхонь і поверхонь з інтенсифікаторами. Знайдено, що наявність інтенсифікаторів призводить до суттєвого збільшення відведеного теплового потоку порівняно з гладкотрубними поверхнями. Показано, що при заданих витратах теплоносія і заданій висоті інтенсифікатора ве- личина сумарного відведеного теплового потоку залежить від величини відстані між сусідніми інтенсифікаторами. В результаті розрахунків _ _ * _ ' ' ( ) ( , ) ( ) ( , ) i ik gjk i ikjk x i ik ik xk T x x T q x T x x d Tf x x x x dx dx   = − +   =α −   + − −∫     j,k *( ) Re Pr /m n g xx с xα = λ _ 2 2 2( )t gq T T= α − Рис. 3. Локальний розподіл коефіцієнта тепловіддачі на поверхні обтікання між сусідніми інтенсифікаторами: 1 – неізотермічна поверхня; 2 – ізотермічна поверхня. Рис. 4. Залежність α1cp/α1cp,гл від параметра s/h . визначено оптимальні значення цієї відстані, при яких тепловідвід з одиниці площі поверхні труб буде максимальним. На рис. 4 представлена залежність усередненого значення коефіцієнта тепловіддачі по довжині елементарної ділянки віднесеної до аналогічного показника для гладкої труби від величини параметра s/h. Як витікає з рисунку, оптимальне значення відстані між інтенсифікаторами лежить в інтервалі 13 < s/h < 17. Використовуючи позонний метод роз- рахунку гідравлічних опорів для областей з різним характером течії проведено розрахунки гідравлічних втрат для труб з циліндричними інтенсифікаторами та співставлення отриманих результатів з відомими експериментальними да- ними. Таким чином, в результаті числових розрахунків теплових та гідравлічних характери- стик труб з циліндричними інтенсифікаторами дано рекомендації стосовно вибору геометрич- них характеристик досліджуваних поверхонь, які можуть бути використані при розробці теплообмінників різноманітного призначення з різними типами теплоносіїв (газовими, водяни- ми, масляними, тощо). (3) ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2009, т. 31, №794 ЛІТЕРАТУРА 1. Калинин Э.К., Дрейцер Г.А., Ярхо С.А. Ин- тенсификация теплообмена в каналах. – М.: Ма- шиностроение. – 1981. –207 с. 2. Кэйс В.М. Конвективный тепло- и массо- перенос. – М.: Энергия. – 1972. – 446 с. 3. Дорфман А.Ш. Теплообмен при обтекании неизотермических тел. – М.: Машиностроение. – 1982. – 191 c. 4. Горобец В.Г. Теплообмен при обтекании неизотермических развитых поверхностей. Дис. д-ра техн. наук. –Киев. –ИТТФ НАН Украины. –2004. – 42 с. Снежкин Ю.Ф., Пазюк В.М. Институт технической теплофизики НАН Украины ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССА СУШКИ СЕМЕННОГО ЗЕРНА РАПСА В ТЕПЛОНАСОСНОЙ СУШИЛЬНОЙ УСТАНОВКЕ Цель работы – интенсификация процесса сушки семенного зерна рапса в теплонасосной сушильной установке. Проведённые экспериментальные иссле- дования в элементарном шаре на конвективном сушильном стенде показали, что оптимальный режим сушки семенного рапса происходит при температуре около Т = 50 ºС, что обеспечивает высокую всхожесть семенного рапса. Теплонасосная сушильная установка позво- ляет интенсифицировать процесс сушки семен- ного зерна рапса за счёт уменьшения влагосодер- жания теплоносителя на входе в зерносушилку, уменьшения толщины слоя материала и увеличе- ния скорости движения теплоносителя. Низкотемпературную сушку семенного зер- на в теплонасосной сушильной установке прово- дим при различных температурах. Результаты Применение для сушки зерна теплового на- соса позволяет на 20…40 % уменьшить затраты энергии на 1 кг испаренной влаги по сравнению с существующими зерносушилками. Полученные кривые сушки и скорости суш- ки семенного рапса, температурные кривые для различных режимов дают возможность рассчи- тать кинетику теплообмена при сушке семенного рапса и получить значения температурного коэф- фициента b, числа Ребиндера Rb, теплового по- тока q и коэффициента теплоотдачи α. Выводы Проведенные исследования по сушке се- менного рапса в теплонаносной сушильной уста- новке при различных режимах сушки показали высокую всхожесть семенного зерна рапса при низких энергозатратах на процесс сушки. УДК 669.162.23 Гоцуленко В.В. Институт технической теплофизики НАН Украины АВТОКОЛЕБАНИЯ В ДИСКРЕТНО-РАСПРЕДЕЛЕННОМ КОНТУРЕ, ВЫЗВАННЫЕ ТЕПЛОПОДВОДОМ К ПОТОКУ ВОЗДУХА, ПЕРЕМЕЩАЕМОГО НАГНЕТАТЕЛЕМ Для вертикальної труби з теплопідводом в нижній її частині, яка розглядається як дискретно- розподілений коливальний контур, одержані форми самозбуджувальних релаксаційних авто- коливань та встановлено характер їх зміни при варіруванні акустичних праметрів труби. Для вертикальной трубы с теплоподводом в нижней ее части, рассматриваемой как дискретно-распределенный колебательный контур, получены формы самовозбуждающихся релаксационных автоколебаний и установлен характер их изменения при варьировании аку- стических параметров трубы.

Тепловіддача та гідравлічний опір труб з циліндричними інтенсифікаторами

Institution

Ähnliche Einträge