Адрес для переписки: Чорный Андрей Дмитриевич– Институт тепло- и массообмена имени А. В. Лыкова НАН Беларуси, ул. П. Бровки, 15, 220072, г. Минск, Республика Беларусь. Тел.: +375 17 284-23-87 anchor@hmti.ac.by
Address for correspondence: Chorny Andrey D. – A.V. Luikov Heat and Mass Transfer Institute оf the National Academy of Sciences of Belarus, 15, P. Brovki str., 220072, Minsk, Republic of Belarus. Tel.: +375 17 284-23-87 anchor@hmti.ac.by
Аппараты воздушного охлаждения представляют собой класс теплообменных агрегатов, широко применяемых на практике. Однако они обладают рядом недостатков, обусловленных малым значением коэффициента теплоотдачи со стороны воздуха и большим сопротивлением оребренных трубных пучков. Это приводит к большим габаритам и металлоемкости самого устройства, к необходимости развивать высокую мощность привода вентилятора, что снижает энергетическую эффективность. Цель исследований – определение оптимальных геометрических размеров оребренных плоских теплообменных труб, получаемых методами экструзии и деформирующего резания, обеспечивающих снижение массогабаритных характеристик теплообменной секции аппаратов воздушного охлаждения. На основании проведенных экспериментов с семью различными образцами теплообменных секций, отличающихся шагом и высотой ребер, шириной секции трубы, высотой плоской трубы и количеством внутренних каналов, установлена эффективность каждой секции по таким показателям, как: тепловая мощность, тепловая эффективность, удельное термическое сопротивление теплопередаче, критерии М. В. Кирпичева и В. М. Антуфьева. Полученные экспериментальные данные и анализ пассивного метода воздействия на пристенную область теплопередающей поверхности за счет оребрения методом деформирующего резания показывают, что максимальное значение критериев эффективности наблюдается у образца № 5 с наибольшей высотой (0,008 м) и минимальным шагом ребер (0,0025 м) в исследованном диапазоне. Таким образом, при сохранении геометрических размеров аппарата воздушного охлаждения масла за счет использования улучшенной секции теплообменного аппарата (образец № 5) возможно увеличение количества отводимой теплоты или уменьшение массогабаритных характеристик при сохранении тепловой мощности и, как следствие, снижение затрат мощности на прокачку и повышение теплогидравлической эффективности аппарата в целом.
Air cooling devices are heat exchange units that are widely used in practice. However, they have a number of disadvantages due to the low value of the heat transfer coefficient from the air and the high resistance of finned tube bundles, which leads to large dimensions and the metal content of the device itself, to the need to develop a high power ventilator drive, but also to the need to demonstrate reduced energy efficiency. The objective of the present work is to determine optimal geometric sizes of finned flat heat exchange tubes manufactured by the techniques of extrusion and deforming cutting that reduce the weight and size characteristics of the heat exchange section of air cooling devices. The experimental studies of seven various samples of heat exchange sections, being different in fin pitch and height, tube section width, flat tube height and a number of inner channels, have determined the performance of each section with the use of the following criteria: thermal power, thermal efficiency, specific thermal heat transfer resistance, M. V. Kirpichev and V. M. Antuf’ev’s criteria. The obtained experimental data and the analysis of the passive method of enhancement in the near-wall area of the heat transfer surface finned by deforming cutting has shown that sample No 5 has maximum value of the performance criteria when the maximum height of a fin is 0.008 m and the minimum pitch of a fin is 0.0025 m over the investigated sample range. Thus, when the sizes of an oil air cooling device are maintained by using the amended heat transfer section of sample No 5, the amount of removed heat can be increased or the mass and dimensions of the device can be decreased while maintaining thermal power and, as a result, the power consumption for pumping can be decreased and the thermal-hydraulic performance of the device as a whole can be increased.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.