Исследование и разработка эффективных воздухонагревателей из биметаллических ребристых труб для химико-лесного комплекса

• Автор: Пиир, Адольф Эдвардович
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Архангельск
• Количество страниц: 315 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1. РЕЗУЛЬТАТЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ДОСТИЖЕНИЯ

РОМЫШЛЕННОЙ ТЕХНОЛОГИИ В ОБЛАСТИ КОНВЕКТИВНОГО ТЕ1ЛООБМКНА

ГГ Закономерности распространения тепла в ребрах.

1.2. Характеристики эффективных видов оребрения

1.3. Механика переноса тепла в ребристых трубах

1.4. Изучение теплоотдачи и сопротивления пучков оребренных труб

1.5. Определяющие размеры и величины для критериальных формул

1.6. Сравнение обобщенных зависимостей по теплоотдаче пучков

из оребренных труб.
1.7. Состояние исследований по интенсификации теплопередачи
. 7. . Турбулизация потока в межреберных каналах.
. 7.2. Термическое сопротивление контактной зоны
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ ТИПОВ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ РЕБРИСТЫХ ТРУБ С НАКАТНЫМ И ЛЕНТОЧНЫМ ОРЕБРЕНИЕМ
2.1. Обоснование методики исследования ТАХ и устройство экспериментального стенда
2.2. Шестирядные шахматные пучки из стандаргизовашьх БРТ с накатным оребрением
2.2. 1. Пучки из БРТ с коэффициентом оребрения 9,4.
2.2.2. Пучки из БРТ с коэффициентом оребрения ,4.
2.2.3. Пучки из БРТ с коэффициентом оребрения ,2 и влияние смазочноохлажОающей жидкости.
2.3. Влияние геометрических параметров оребрения и материала несушей
грубы в шестирядных шахматных пучках
2.3.1. Влияние высоты ребра.
2.3.2. Влияние шага ребер и диаметра несущей оребрение трубы .
2.3.3. Влияние числа заходов накатного ребра и материала несущей трубы
2.4. Малорядные шахматные и коридорные пучки с различной компоновкой.
2.4.1. Сравнение эффективности шахматных и коридорных пучков р ,
2.4.2. Пучки из БРТ с коэффициентом оребрения ,4.
2.4.3. Исследования теплоотдачи одиночной БРТ в канале переменной ширины.
2.5. Полное тепловое моделирование в пу чках БРТ с числом поперечных рядов от одного до шести.
2.5.1. Влияние числа рядов в пучках БРТ р ,2.
2.5.2. Обобщенная формула для локального коэффициента
2.6. Пучки БРТ с ленточным оребрением
2.6.1. Сравнение шестирядных шахматных пучков
из труб р ,4 и ,2.
2.6.2. Влияние глубины завальцовки, угла наклона и толщины ленточного ребра
2.6.3. Исследование, анализ и обобщение теплоотдачи в пучках с поджатой компоновкой из труб р
2.6.4. Коридорные пучки с числом поперечных рядов от одного до шести из труб р .
3. ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ТЕПЛООБМЕНА В ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛЯХ
ИЗ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ РЕБРИСТЫХ ТРУБ
3 1. Сравнение интенсификации теплоотдачи при разрезке различными способами накатных ребер в трубах р ,2 и ,4.
3.2. Оптимизация разрезки кромок ребер
3.2.1. Пластическая разрезка.
3.2.2. Фрезерование
3.2.3. Насечка.
3.2.4. Сравнение энергетической эффективности пучков БРТс различными разрезными ребрами.
3.3. Исследования термического контактного сопротивления в биметаллических ребристых трубах.
3.3.1. Методика определения ТКС и величины воздушного зазора
в зоне контакта.
3.3.2. Влияние числа заходов ребер, дополнительного обжатия и наличия масла в зоне контакта.
3.3.3. Влияние материала несущей трубы и класса чистоты ее поверхности.
3.3.4. Рекомендации по расчету теплопередачи в биметаллических трубах с накатным оребрением
5.3.5. Влияние коррозии и переменных термических напряжении
3.3.6. Контактный теплообмен в БРТ со спиральнонавитыми Тобразными ребрами.
3.3.7. Экспрессконтроль качества изготовления БРТ
по электрическому сопротивлению зоны контакта.
3.4. Оценка интенсификации теплоотдачи при изменении формы ребра
и несущей грубы
3.4.1. Подгибка боковых кромок ребер.
3.4.2. Влияние формы несущей трубы.
3.4.3. Влияние формы ребра.
3.4.4. Влияние формы профиля ребра.
3.4.5. Влияние коэффициента оребрения на металлоемкость
и энергозатраты в ВН
3.4.6. Влияние скорости воздуха и температурного напора
на размеры и энергозатраты в ВН.
3.5. Особые компоновки шестирядных шахматных пучков БРТ
3.5.7. Поджатые пучки
3.5.2. Равнопроходные пучки
3.5.3. Пучки с интервалом в продольной компоновке
3.5.4. Пучки с переменным числом оребренных труб в рядах
4. МЕТОДОЛОГИЯ ОПТИМИЗАЦИИ И ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛЕЙ
4.1. Обобщенные критериальные формулы для расчета приведенной теплоотдачи и аэродинамического сопротивления
в теплообменниках из биметаллических труб
4.1.1. Шахматные пучки БРТ с накатным оребрением.
4.1.2. Шахматные пучки БРТ с ленточным оребрением
4.2. Формулы для расчета температурного напора
при перекрестном токе теплоносителей.
4.3. Закономерности переноса теплоты в воздухонагревателях.
4.4. Выбор величины запаса поверхности в воздухонагревателях.
4.5. Определение оптимальной скорости теплоносителей.
4.5.1. Газожидкостные теплообменники.
4.5.2. Газогазовые теплообменники.
4.6. Исследования характеристик калориферного модуля из БРТ
с накатным оребрением на математической модели.
4.7. Исследование характеристик ТВО на математической модели.
4.8. Алгоритмы проектирования воздухонагревателей
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Отмечается, что уровень турбулентности потока в пучке зависит от коэффициента оребрения труб р, параметра 2, характеризующего размещение труб в шахматном пучке. Изучение проблемы интенсификации теплоотдачи в пучках ребристых труб прошло несколько методологических и исторических этапов, закончившихся разработкой конструкций биметаллических ребристых труб и нескольких универсальных обобщенных формул коэффициента теплоотдачи и аэродинамического сопротивления трубных пучков в широком диапазоне геометрических размеров ребер и компоновки трубного пучка. При использовании первых калориферов из литых чугунных ребристых труб выяснилось, что температура верхней части высоких ребер почти не отличается от температуры окружающего воздуха. Возникли вопросы об оптимальных размерах и форме ребра, которые были решены теоретическим путем при рассмотрении закономерностей распространения тепла в ребрах, сначала продольных, прямоугольной и трапециевидной формы , . Е., г 6 и точно С. Меуег Р. На основе аналитических расчетов теплопроводности ребра К. Д., г 6 были получены распределения температуры в круглых ребрах различной формы и размеров и универсальные зависимости для определения эффективности разных типов ребер. В основу всех аналитических решений были положены допущения о постоянстве коэффициента теплоотдачи и постоянстве температуры окружающей среды на поверхности ребра. I экспериментальные данные 3, 0 показали, а последующие . Поэтому чрезвычайно важными стали вопросы экспериментального изучения распределения интенсивности теплоотдачи по ребристой поверхности и способы осреднения коэффициентов теплоотдачи, изучения влияния геометрии оребрения и компоновки груб на теплоотдачу. На втором этапе исследований, усилия ученых были направлены на разработку полного и локального методов экспериментальных исследований приведенной и конвективной теплоотдачи в моделях воздухонагревателей из пучков ребристых труб и методов обработки результатов эксперимента на основе теории подобия физических явлений . Важное значение имело обоснование правомерности применения более простых и точных, но менее строгих методов локального теплового моделирования 2 приведенной теплоотдачи. Экспериментальные исследования сороковыхшестидесятых годов заложили основы современных представлений о закономерностях приведенной и конвективной теплоотдачи шахматных и коридорных пучков из труб с поперечными ребрами. В.М. Антуфьев и Г. С. Белецкий 7 были первыми в СССР, кто полным и локальным методами исследовал теплоотдачу шахматных и коридорных пучков из стальных точеных и чугунных литых орсбренных труб при изменении высоты ребра 0,8. М0 при условии нагревания и охлаждения труб. За определяющие размеры при обработке результатов принимался диаметр у основания ребер, за определяющую температуру температура стенки
В результате исследований авторы предложили для стальных труб в качестве оптимальных размеры ребер Шо 0 Д 0,5, расстояние между ребрами минимальное по возможности изготовления и условиям эксплуатации. О.С. Карасииа на основании экспериментальных исследований приведенной и конвективной теплоотдачи пучков из труб с чугунными ребрами получила поправочный коэффициент в уравнении, связывающим эти две величины и учитывающим неравномерность распределения теплоотдачи на поверхности ребра . На основании методики Э. С. Карасиной и экспериментальных данных 7. Результаты экспериментальных и теоретических работ по компактным теплопередающим поверхностям нагрева конфигураций, выполненные в США в период с но г. В.М. Кейса, Л. Л. Лондона . Там же изложена оригинальная и простая методика расчета теплообменных аппаратов, основанная на использовании рафиков температурного к. ДьАР от числа единиц переноса тепла i поверхностью теплообмена. Изучению трубных пучков с широким охватом геометрических размеров оребрения, компоновки трубных пучков и интервала чисел посвящены работы . Наряду с правильными выводами о преимуществе теплообменников е шахматной компоновкой пучка по сравнению с коридорной, при использовании которой размеры поверхности получаются на .