Повышение эффективности теплообменных аппаратов за счет интенсификации теплообмена на поверхности с лунками

• Автор: Маскинская, Анна Юрьевна
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 139 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Условные обозначении

Введение

Глава 1 Обзор литературы

Глава 2 Экспериментальное исследование в канале с лунками на

нижней поверхности.

2.1 Описание экспериментальной установки

2.2 Методика проведения эксперимента для определения

температуры и коэффициента теплоотдачи.

2.2.1 Обработка результатов эксперимента по теплообмену

2.3 Измерения перепадов давления в канале.

Глава 3 Расчт тепловых и гидродинамических характеристик для
различных видов теплообменных каналов с лунками
3.1 Математическая модель расчта теплообменных
аппаратов
3.2 Модель канала тсплообменного аппарата.
3.3 Модель канала с лунками на нижней стороне канала
3.3.1 Сравнение данных численного моделирования с
экспериментом
3.4 Развитое течение в канале со сменной пластиной из
асбеста
Глава 4 Анализ экспериментальных данных
Глава 5 Применение луночных рельефов в теплообменных
аппаратах промышленной теплоэнергетики.
4 5.1 Пластинчатый теплообменник с луночным рельефом
5.1.1 Расчт противоточного воздуховоздушного
пластинчатого теплообменника
5.2 Расчт солнечного коллектора.
5.3 Расчт рекуператора
5.3.1 Тепловой баланс печи.
5.3.2 Пример расчта рекуператора.
Выводы.
Список литературы


Нанесение лунок не увеличивают вес конструкции, кроме этого при тонких стенках на противоположной поверхности стенки образуются выступы, что приводит к увеличению коэффициента теплообмена и на этой стороне стенки. Для того чтобы отдать предпочтение тому или иному способу интенсификации надо сопоставить их по энергетической эффективности. Для сопоставления теплообменных поверхностей по их энергетической эффективности существуют различные методики. В работе [1] приведен подробный обзор подобных методик, из которого ясно, что характер сопоставления зависит от поставленной задачи. Кроме этого, очевидно, следует разделять сопоставление теплообменных аппаратов, теплообменных поверхностей и элементов теплообменных поверхностей. Для теплообменного аппарата, в целом, количество переменных, определяющих его эффективность, довольно велико. Например, для компактного теплообменника наибольшую роль играет способ размещения интенсифицирующих элементов на поверхности, расстояния между ними, геометрические характеристики. В основе всех многочисленных методик, для сравнительной оценки эффективности поверхностей теплообмена, заложены методические основы, предложенные М. В. Кирпичевым [2] и A. A. Гухманом [3]. М.В. Кирпичев в работе [2] ввел в рассмотрение понятие эффективности E = Q/N для оценки тепловых и гидродинамических качеств поверхности. Методический подход М. В. Кирпичева получил довольно широкое развитие при решении многих задач по сопоставлению поверхностей теплообмена. Наложение ряда условий, при сопоставлении поверхностей по Е, приводит к тому, что метод М. В. Кирпичева трансформируется в метод A. A. Гухмана [3]. Это свидетельствует о том, что критерий Е не противоречит остальным характеристикам поверхностей теплообмена, а является составной частью в ряде различных характеристик. В работе [4] предложен метод, который позволяет отказаться от приравнивания двух критерием из KV(KF), KQ, и KN единице. Благодаря этому можно наглядно показать повышение передаваемой тепловой мощности при снижении затрат на прокачку теплоносителя и уменьшении объёма теплообменника, либо, в зависимости от предъявляемых по условию эксплуатации требований, оценить возможность улучшения по одному показателю, пренебрегая качеством других. В предлагаемом методе сравнения [4] показатели степени числа Рейнольдса в критериальных уравнениях для определения числа Нуссельта и коэффициента сопротивления в исследуемой и эталонной поверхностях могут не совпадать, в отличие от метода [5], в котором они должны быть равны, что является дополнительным преимуществом, так как эти показатели меняются при изменении способа интенсификации теплообмена. В этом методе, в отличие от большинства предложенных, сравниваются не площади поверхности теплообмена F, а объёмы теплообменников V, то есть рассматривается коэффициент Kv, что представляется более целесообразным. Где индекс “э” относится к эталонной поверхности (теплообменному аппарату). Черта над величиной означает отношение рассматриваемого значения к значению в эталонном теплообменнике. К- коэффициент компактности. Нуссельта и коэффициент гидравлического сопротивления в эталонном теплообменнике описываются степенными зависимостями от числа Рейнольдса: N3 = СиЯеэ™, ~ Су*еэ~к; при этом р = т/(3-к). К?Кур примем Км, Ку, ф5, <ря и с! Из работы [6] т=0. N=0. Яе° 8Рг° 4=0. Яе4и8=0. Ч>. Яе0 =0. На Рис. Рис. Нуссульта в зависимости от относительного коэффициента сопротивления. На Рис. Нуссельта к сопротивлению трения от безразмерного сопротивления трения для различного вида интенсификации теплообмена [7]. ТР. На графике приведены данные таких интенсификаторов теплообмена как: прямоугольные ребра, круглые ребра, вращающиеся камеры, лунки, нанесенные на одну сторону теплообменной поверхности, на обе стороны, а также углубления, полученные в результате образования лунок на обратной стороне теплообменной поверхности (выступы), поверхностная шероховатость и гладкая теплообменная поверхность. Видно, что тепловая эффективность при использовании лунки является наиболее предпочтительной по сравнению с другими видами интенсификаторов. Лунки-с. УІ. Рис. Рис. Рейнольдса.