ВПЛИВ ГЕОМЕТРІЇ ГОФРОВАНОЇ ПОВЕРХНОСТІ НА СТРУКТУРУ РУХУ ТА ІНТЕНСИВНІСТЬ ТЕПЛООБМІНУ В ТРУБІ

Автор(и)

  • Oleksandra Oleksandrivna Baskova Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0003-2864-8995
  • Hennadii Oleksandrovych Voropaiev Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», https://orcid.org/0000-0001-5615-6344

DOI:

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

Ключові слова:

протікання в трубі, інтенсифікація тепловіддачі, гідравлічна стійкість, структура течії, зміна потоку, незахищувальний гофр

Анотація

Проведено чисельне моделювання теплових та гідравлічних процесів у трубах з різними геометричними параметрами гофрованих вставок. Показано, що в діапазоні кількості Рейнольдса 1,6 · 103 ... 5,4 · 103 вставка неприкріплених гофрованих вставок дозволяє інтенсифікувати теплообмін до 1,6 рази. На основі двох безрозмірних параметрів: довжини хвилі k1 = l / R та амплітуда гофрованої поверхні k3 = 2a / R проведено аналіз вихрової структури потоку в механізмах трубопроводів і теплообміну. Показано взаємозв'язок між цими параметрами та кількістю Рейнольдса Red та довжиною початкової ділянки труби. Проведено порівняльний аналіз короткохвильового та довгохвильового гофрування. Отримано необхідну кількість хвиль залежно від їх довжини для встановлення самоподобного режиму течії. Зроблено рекомендації щодо моделювання термічних та гідравлічних процесів в залежності від геометрії структурованої поверхні. Значення параметрів k1, k3 визначали для Red, для якого величина гідравлічного опору в гофрованому трубі була мінімальною, а швидкість теплопередачі була максимальною у порівнянні з гладкою трубкою. Отримані значення гідравлічного опору в трубах з гофрованими вставками не перевищують значення гідравлічного опору в плавному трубопроводі більше 4%, що дозволяє визначити енергоефективність труб з непривабливими гофрованими вставками лише за номером Нюсельта.

Біографії авторів

Oleksandra Oleksandrivna Baskova, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

аспірант

Hennadii Oleksandrovych Voropaiev, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

д-р. физ. мат. наук, проф.

Посилання

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.

##submission.downloads##

Опубліковано

2018-10-01

Номер

№ 2 (2018): 52

Розділ

ТЕХНОЛОГІЇ ТА ОБЛАДНАННЯ В ЕНЕРГЕТИЦІ

Ліцензія

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).