INFLUENCE OF GEOMETRY OF CORRUGATED SURFACE ON THE STRUCTURE OF CURRENT AND INTENSITY OF HEAT TRANSFER IN A PIPE

Authors

DOI:

https://doi.org/10.20535/1813-5420.2.2018.147362

Keywords:

flow in the pipe, intensification of heat transfer, hydraulic resistance, flow structure, flow change, non-protective corrugation

Abstract

Numerical modeling of thermal and hydraulic processes in pipes with a different geometry parameters corrugated inserts was carried out. It was shown that in the range of Reynolds numbers 1,6·103...5,4·103 insertion of nonencumbering corrugated inserts allows to intensify heat exchange to 1,6 times. On the base of two dimensionless parameters: wavelength k1=l/R and amplitude of corrugated surface k3=2a/R the analysis of flow`s vortex structure in pipe and heat transfer mechanisms was carried out. Interrelation between those parameters and Reynolds number Red and length of initial section of the pipe was shown. Comparative analysis of shortwave and long-wave corrugation was carried out. Required number of waves depending on their length for the self-similar flow regime establishing was obtained. Recommendations on modeling of thermal and hydraulic processes depending on structured surface`s geometry were made. Value of the parameters k1, k3 was determined for the Reynolds Red for which value of hydraulic resistance in corrugated pipe was a minimal growth and heat transfer rate was a maximal in compared to smooth tube. The obtained values of hydraulic resistance in pipes with corrugated inserts do not exceed value of hydraulic resistance in smooth pipe more than 4%, which allows determine energy efficiency of pipes witn nonencumbering corrugated inserts only by Nusselt number.

Author Biographies

Oleksandra Oleksandrivna Baskova, National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”

PhD

Hennadii Oleksandrovych Voropaiev, National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”

Prof.

References

Zaid, S. Heat transfer enhancement in two-start spirally corrugated tube [Теxt] / S. Zaid, M. N. Mohd Jaafar, Tholudin M. Lazim, A. Shahrir, Ammar F. Abdul Wahid // Alexandria Engineering Journal. – 2015. – Vol. 54. – P. 415–422.

Sreedhara Rao, В. Effect of corrugation angle on heat transfer studies of viscous fluids in corrugated plate heat exchangers [Теxt] / B. Sreedhara Rao, D. Surywanshi Gajanan, S. Varun, M. V. S. Murali Krishna, R. C. Sastry // International Journal of Engineering and Technology Innovation. – 2015. – Vol. 5, №2. – Р. 99–107.

Vicente, P. G. Experimental investigation on heat transfer and frictional characteristics of spirally corrugated tubes in turbulent flow at different Prandtl numbers [Теxt] / P. G. Vicente, A. Garc, A. Viedma // International Journal of Heat and Mass Transfer. – 2004. – Vol. 47. – Р. 671–681.

Zimparov, V. D. / Heat transfer and friction characteristics of spirally corrugated tubes for power plant condensers – 1. Experimental investigation and performance evaluation [Теxt] / V. D. Zimparov, N. L. Vulchanov, L. B. Delov // International Journal of Heat and Mass Transfer. – 1990. – Vol. 34, №9. – Р. 2187–2197.

Nyarko, I. P. R. Heat load and its effects on fluid friction factor in corrugated pipes [Теxt] / I. P. R. Nyarko // American journal of scientific and industrial research. – 2012. – Vol. 3 (4). – P. 241–251.

O. Baskova Investigation of flow structure and heat exchange formation in corrugated pipes at transient Reynolds numbers / Baskova O., Voropaiev G. // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. – 2017. – vol. 3/8 (87). – P. 40-45.

Лойцянский, Л. Г. Механика жидкости и газа [Текст] / Л. Г. Лойцянский. – М. : Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1950. - 680 с.

Ривкин, С. Л. Термодинамические свойства воды и водяного пара [Текст] : справочник / С. Л. Ривкин, А. А. Александров ; Рек. Гос. службой стандартных справочных данных – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Энергоатомиздат, 1984. – 80 с. с ил.

Downloads

Published

2018-10-01

Issue

No. 2 (2018): Power engineering: economics, technique, ecology

Section

TECHNOLOGIES AND EQUIPMENT IN ENERGY

License

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
  1. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
  1. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).