Особенности расчета лучистой составляющей теплового потока горизонтального пучка из оребренных труб с вытяжной шахтой

В статье рассматривается теплообмен излучением пучков из труб с круглыми ребрами с окружающей средой и вытяжной шахтой. Система уравнений, описывающая всю совокупность первичных процессов, из которых складывается радиационный теплообмен ребристых пучков, очень сложна в математическом отношении. Поэтому расчеты лучистого теплообмена проводятся исходя из ряда упрощающих предпосылок с вынужденным искажением реальной физической картины. Кратко рассмотрены основные способы расчета излучения, используемые в инженерной практике: расчет по среднему угловому коэффициенту и зональный метод. Предложен уточненный зональный метод расчета лучистой составляющей теплового потока горизонтального пучка из оребренных труб с вытяжной шахтой. Проведено экспериментальное исследование однорядных пучков из оребренных труб с различными межтрубными шагами S1 (64 и 70 мм) для малых чисел Рейнольдса Re = 130−720 в широком диапазоне определяющей температуры на входе в пучок (16−83 °C). Алюминиевое оребрение трубы пучка имеет следующие параметры: диаметр винтового оребрения d = 0,0568 м; диаметр трубы по основанию d₀ = 0,0264 м; высота, шаг и средняя толщина ребра соответственно h = 0,0152 м, s = 0,00243 м и Δ = 0,00055 м. Движение воздуха в пучке осуществлялось гравитационной тягой, создаваемой вытяжной прямоугольной шахтой. Экспериментальный пучок устанавливался над шахтой, а воздух перед поступлением в шахту предварительно подогревался, что позволило расширить диапазон температур воздуха на входе в пучок. Обнаружено, что неправильный учет переизлучения пучка с вытяжной шахтой при проведении расчетов однорядных оребренных пучков приводит к снижению конвективной теплоотдачи на 7−25 %.

биметаллическая ребристая труба, алюминиевое круглое оребрение, вытяжная шахта, зональный метод расчета, лучистая составляющая теплового потока, естественная конвекция воздуха

1. Самородов, А. В. Методика теплового расчета аппарата воздушного охлаждения в режиме свободной конвекции воздуха / А. В. Самородов, Р. Ф. Теляев, В. Б. Кунтыш // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2002. № 1–2. С. 20–30.

2. Блох, А. Г. Теплообмен излучением / А. Г. Блох, Ю. А. Журавлев, Л. Н. Рыжков. М.: Энергоатомиздат, 1991. 432 с.

3. Мильман, О. О. Экспериментальное исследование теплообмена при естественной циркуляции воздуха в модели воздушного конденсатора с вытяжной шахтой / О. О. Мильман // Теплоэнергетика. 2005. № 5. С. 16–19.

4. 3D CFD Simulations of Air Cooled Condenser-II: Natural Draft Around a Single Finned Tube Kept in a Small Chimney / A. Kumar [at el.] // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2016. No 92. P. 507–522.

5. Маршалова, Г. С. Тепловой расчет и проектирование аппаратов воздушного охлаждения с вытяжной шахтой / Г. С. Маршалова. Минск, 2019. 153 с.

6. Сухоцкий, А. Б. Экспериментальное исследование и обобщение данных по интенсифицированной конвективной теплоотдаче однорядных пучков ребристых труб в потоке воздуха / А. Б. Сухоцкий, Г. С. Маршалова // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2018. Т. 61, № 6. С. 552–563. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2018-61-6-552-563.

7. Сухоцкий, А. Б. Экспериментальное исследование теплоотдачи однорядного пучка из оребренных труб при смешанной конвекции воздуха / А. Б. Сухоцкий, Г. С. Сидорик // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2017. Т. 60, № 4. С. 352–366. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2017-60-4-352-366.

8. Самородов, А. В. Совершенствование методики теплового расчета и проектирования аппаратов воздушного охлаждения с шахматными оребренными пучками / А. В. Самородов. Архангельск, 1999. 176 с.

9. Новожилова, А. В. Обобщенная зависимость для теплоотдачи горизонтальных пучков оребренных труб при свободной конвекции воздуха / А. В. Новожилова, З. Г. Марьина // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2016. № 10. С. 13–16.

10. Позднякова, А. В. Совершенствование характеристик и разработка методики расчета промежуточных калориферов лесосушильных камер / А. В. Позднякова. Архангельск, 2003. 147 с.

11. Волков, А. В. Повышение эффективности сушки длительносохнущих пиломатериалов в камерах периодического действия / А. В. Волков. Архангельск, 2003. 154 с.

12. Сидорик, Г. С. Экспериментальный стенд для исследования тепловых и аэродинамических процессов смешанно-конвективного теплообмена круглоребристых труб и пучков / Г. С. Сидорик // Труды БГТУ. Серия 1. Лесное хозяйство, природопользование и переработка возобновляемых ресурсов. 2018. № 1. С. 85–93.