МЕТОДИКА РАСЧЕТА И АНАЛИЗ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ РЕБРИСТЫХ ТРУБ АППАРАТОВ ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ С НЕРАВНОМЕРНЫМ ВНЕШНИМ ЗАГРЯЗНЕНИЕМ


DOI: http://dx.doi.org/10.21122/1029-7448-2017-60-3-237-255

Полный текст:


Аннотация

Рассмотрена новая методика расчета коэффициента теплопередачи биметаллических ребристых труб аппаратов воздушного охлаждения с учетом внешнего эксплуатационного загрязнения. В отличие от общеизвестных методик, использующих допущение о равномерном распределении слоя эксплуатационного загрязнения с постоянной толщиной по всей поверхности оребрения, в данной методике предполагается, что толщина слоя загрязнения при длительной эксплуатации изменяется неравномерно. При этом толщина слоя загрязнения у основания ребер со временем становится значительно больше, чем на остальной части ребристой поверхности. В основе методики лежит математическая модель, разработанная с использованием метода электротепловой аналогии, согласно которому тепловой поток через стенку ребристой трубы рассматривается условно разделенным на две составляющие: через кольцевой слой внешнего загрязнения, прилегающий к основанию ребер, и через оставшуюся часть внешней ребристой поверхности, покрытую тонким слоем загрязнения. В рамках разработанной методики создан новый способ определения термического сопротивления слоя загрязнения, который базируется на аналитическом решении двухмерной задачи теплопроводности в кольцевом слое. С помощью данной методики для промышленно изготавливаемой биметаллической ребристой трубы проведено исследование влияния степени загрязнения межреберного пространства на коэффициент теплопередачи с учетом интенсивности теплоотдачи воздуха, свойств и состава загрязнения. Установлено, что наибольшее влияние на коэффициент теплопередачи оказывает толщина слоя загрязнения у основания ребер. Это связано, прежде всего, с изменением фактического коэффициента оребрения. Показано, что теплопроводность внешнего загрязнения заметно влияет на коэффициент теплопередачи при работе теплообменника в режиме вынужденной конвекции воздуха.


Об авторах

В. В. Дударев
Белорусский государственный технологический университет
Беларусь


С. О. Филатов
Белорусский государственный технологический университет
Беларусь

Адрес для переписки: Филатов Святослав Олегович – Белорусский государственный технологический университет, ул. Свердлова, 13а, 220006, г. Минск, Республика Беларусь. Тел.: +375 17 327-87-30   filatau.sviataslau@gmail.com



Т. Б. Карлович
Белорусский государственный технологический университет
Беларусь


Список литературы

1. Кунтыш, В. Б. Тепловой и аэродинамический расчеты оребренных теплообменников воздушного охлаждения / В. Б. Кунтыш, Н. М. Кузнецов. СПб: Энергоатомиздат, 1992. 280 с.

2. Методика теплового и аэродинамического расчета аппаратов воздушного охлаждения. М.: ВНИИнефтемаш, 1971. 102 с.

3. Керн, Д. Развитые поверхности теплообмена / Д. Керн, А. Краус. М.: Энергия, 1977. 461 с.

4. Машины и аппараты химических производств. Примеры и задачи / И. В. Доманский [и др.]. Л.: Машиностроение, 1982. 384 c.

5. Примеры расчетов нестандартизованных эффективных теплообменников / В. Б. Кунтыш [и др.]. СПб: Недра, 2000. 300 с.

6. Кунтыш, В. Б. Кожухотрубные теплообменные аппараты (расчет и конструирование) / В. Б. Кунтыш, А. Б. Сухоцкий, А. Ш. Миннигалеев. СПб: Недра, 2014. 264 с.

7. Bott, T. R. Fouling of Heat Exchangers / T. R. Bott. Amsterdam: Elsevier, 1995. 546 p.

8. Müller-Steinhagen, H. Heat Exchanger Fouling. Mitigation and Cleaning Technologies / H. Müller-Steinhagen. Essen: PUBLICO Publications, 2000. 382 p.

9. Анализ методик расчета теплопередачи аппаратов воздушного охлаждения / В. Б. Кунтыш [и др.] // Химическая техника. 2015. № 4. С. 14–17.

10. Kuntysh, V. B. Thermal Contact Resistance of a Bimetallic Finned Pipe and a Method of Calculating Interference Between Contacting Surfaces / V. B. Kuntysh, N. N. Stenin // Chemical and Petroleum Engineering. 1997. Vol. 33, Iss. 6. P. 665–671.

11. Андрижиевский, А. А. Тестирование биметаллических ребристых труб по величине термического сопротивления механического контакта несущей трубы и оребренной оболочки / А. А. Андрижиевский, В. В. Дударев, А. Б. Сухоцкий // Труды БГТУ. Химия и технология неорганических веществ. 2013. № 3. С. 166–169.

12. Effect of Maximum Temperature and Heating-Cooling Repeated Cycles on Thermal Contact Resistance of a Composite Tube / I. Carvajal [et al.] // Applied Mechanics and Materials. 2009. Vol. 15. P. 41–46.

13. Тепловые и аэродинамические характеристики пучков из биметаллических ребристых труб завода «Октябрьскхиммаш» / А. Э. Пиир [и др.] // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2006. № 5. С. 7–8.

14. Письменный, Е. Н. Универсальная зависимость для расчета конвективного теплообмена поперечно-обтекаемых пучков гладких труб / Е. Н. Письменный // Теплоэнергетика. 2010. № 3. С. 34–41.

15. Pis'mennyi, E. N. An Asymptotic Approach to Generalizing the Experimental Data on Convective Heat Transfer of Tube Bundles in Crossflow / E. N. Pismennyi // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2011. Vol. 54, Iss. 19–20. P. 4235–4246.

16. Результаты исследования тепловых характеристик пучка воздухоподогревателя из биметаллических ребристых труб / В. Б. Кунтыш [и др.] // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2014. № 1. С. 48–56.

17. Самородов, А. В. Совершенствование методики теплового расчета и проектирования аппаратов воздушного охлаждения с шахматными оребренными пучками / А. В. Самородов. Архангельск, 1999. 172 с.

18. Kuntysh, V. B. Experimental Investigation of Free-Convection Heat Exchange Between Multiple-Row Staggered Banks of Tubes with Spiral Fins / V. B. Kuntysh, A. V. Samorodov, A. N. Bessonnyi // Chemical and Petroleum Engineering. 2008. Vol. 44, Iss. 3. P. 113–120.

19. Кунтыш, В. Б. Теплоотдача естественной конвекцией одиночного ряда вертикальных оребренных труб калориферов лесосушильных камер / В. Б. Кунтыш, А. В. Позднякова, В. И. Мелехов // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2002. № 2. С. 116–121.

20. Беркутов, Р. А. Оценка загрязнений аппаратов воздушного охлаждения методом корреляционно-регрессивного анализа / Р. А. Беркутов // Известия вузов. Нефть и газ. 2010. № 1. С. 123–127.

21. Bell, I. H. Air-Side Particulate Fouling of Microchannel Heat Exchangers: Experimental Comparison of Air-Side Pressure Drop and Heat Transfer with Plate-Fin Heat Exchanger / I. H. Bell, E. A. Groll // Applied Thermal Engineering. 2011. Vol. 31, Iss. 5. P. 742–749.

22. Effects of Biofouling on Air-Side Heat Transfer and Pressure Drop for Finned Tube Heat Exchangers / H. Pua [et al.] // International Journal of Refrigeration. 2009. Vol. 32, Iss. 5. P. 1032–1040.

23. An Experimental Study of the Air-Side Particulate Fouling in Fin-and-Tube Heat Exchangers of Air Conditioners / Y.-C. Ahn [et al.] // Korean Journal of Chemical Engineering. 2003. Vol. 20, Iss. 5. P. 873–877.

24. Дифференцированный учет термического сопротивления внешнего загрязнителя оребрения труб шахматных пучков в тепловом расчете воздухоохлаждаемых теплообменников / А. Б. Сухоцкий [и др.] // XV Минский междунар. форум по тепло- и массообмену: тезисы докл. и сообщ., Минск, 23–26 мая 2016 г. Минск: ИТМО имени А. В. Лыкова НАН Беларуси, 2016. Т. 3. С. 424–426.

25. Исследование теплопроводности внешних загрязнителей теплообменных секций аппаратов воздушного охлаждения / В. Б. Кунтыш [и др.] // Химическая техника. 2013. № 11. С. 35–38.

26. Влияние внешних загрязнителей на интенсивность теплопередачи воздушных теплообменников компрессорных станций магистральных газопроводов / В. Б. Кунтыш [и др.] // XV Минский междунар. форум по тепло- и массообмену: тезисы докл. и сообщ., Минск, 23–26 мая 2016 г. Минск: ИТМО имени А. В. Лыкова НАН Беларуси, 2016. Т. 3. С. 162–163.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Дударев В.В., Филатов С.О., Карлович Т.Б. МЕТОДИКА РАСЧЕТА И АНАЛИЗ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ РЕБРИСТЫХ ТРУБ АППАРАТОВ ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ С НЕРАВНОМЕРНЫМ ВНЕШНИМ ЗАГРЯЗНЕНИЕМ. Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2017;60(3):237-255. DOI:10.21122/1029-7448-2017-60-3-237-255

For citation: Dudarev V.V., Filatаu S.O., Karlovich T.B. THE METHOD OF CALCULATION AND ANALYSIS OF HEAT TRANSFER COEFFICIENT OF BIMETALLIC FINNED TUBES OF AIR COOLING UNITS WITH IRREGULAR EXTERNAL CONTAMINATION. ENERGETIKA. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations. 2017;60(3):237-255. (In Russ.) DOI:10.21122/1029-7448-2017-60-3-237-255

Просмотров: 54

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

ISSN 1029-7448 (Print)
ISSN 2414-0341 (Online)