ТЕПЛОВАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВИХРЕВОЙ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ТЕПЛООТДАЧИ ГАЗОВОГО ПОТОКА ПРИ ПРОДОЛЬНОМ И ПОПЕРЕЧНОМ ОБТЕКАНИИ КРУГЛОТРУБНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ. Часть 1

Выполнено численное сравнение тепловой эффективности продольного течения однофазного потока внутри гладкой трубы с поперечным обтеканием шахматных и коридорных круглотрубных пучков в интервале Re = (3−500) × 10³ при одинаковой затрате мощности N₀ = idem на прокачку газового (воздушного) потока. Количественно тепловую эффективность оценивали коэффициентом, представляющим отношение коэффициента теплоотдачи исследуемой i-й поверхности к базовой k-й поверхности, принятой в качестве эталонной. Представлены формулы для расчета удельной затраты мощности N0 при продольном и поперечном обтекании трубчатой поверхности. Показан способ учета местных потерь давления потока при вычислении удельной затраты мощности. Для получения сопоставимых значений yi с целью исключения влияния площади поверхности теплообмена на результат необходимо затрату мощности вычислять по действительной величине площади поверхности.

Учет местных потерь давления потока на входе и выходе из трубы снижает коэффициент тепловой эффективности продольного течения на 33 %, и с этим фактом необходимо считаться при выполнении расчетов энергетической эффективности. Поперечное обтекание гладкотрубных пучков более эффективно по сравнению с продольным течением внутри трубы во всем интервале изменения числа Re. Тепловая эффективность шахматных пучков при N₀ = idem на 10−13 % больше коридорных. В переходном интервале Re = (3−10) × 10³ при N₀ = idem коэффициент теплоотдачи шахматного пучка при внешнем обтекании превышает теплоотдачу при течении воздуха внутри трубы в 5−2,1 раза, а при Re = 10⁵ – в 1,6 раза.

1. Бузник, В. М. Интенсификация теплообмена в судовых установках / В. М. Бузник. – Л. : Судостроение, 1969. – 364 с.

2. Численное моделирование вихревой интенсификации теплообмена в пакетах труб / Ю. А. Быстров [и др.]. – СПб. : Судостроение, 2005. – 390 с.

3. Халатов, А. А. Тепломассообмен и теплогидравлическая эффективность вихревых и закрученных потоков / А. А. Халатов, И. И. Борисов, С. В. Шевцов. – Киев: Ин-т техн. теплофизики НАН Украины, 2005. − 500 с.

4. Халатов, А. А. Вихревые технологии аэротермодинамики в энергетическом газотурбостроении / А. А. Халатов. – Киев : Ин-т техн. теплофизики НАН Украины, 2005. − 292 с.

5. Экспериментальное исследование тепловых и гидравлических характеристик теплообменных поверхностей, формованных сферическими лунками / М. Я. Беленький [и др.] // Теплофизика высоких температур. – 1991. – Т. 29, № 8. С. 11421147.

6. К вопросу выбора типа водо-водяных подогревателей для систем теплоснабжения // К. В. Пермяков [и др.] // Промышленная энергетика. – 2000. − № 4. – С. 37−44.

7. Антуфьев, В. М. Эффективность различных форм конвективных поверхностей нагрева / В. М. Антуфьев. − Л. : Энергия, 1966. − 184 с.

8. Мартыненко, О. Г. Эффективность интенсификации теплообмена в компактном кожухотрубном теплообменнике // О. Г. Мартыненко, Н. М. Горбачев, В. А. Бабенко // Тезисы докладов и сообщений XIV Минского междунар. форума по теплои массообмену 10−13 сентября 2012 г. – Минск, 2012. – Т. 2, ч. 1. – С. 99−101.

9. Исаченко, В. П. Теплопередача / В. П. Исаченко, В. А. Осипова, А. С. Сукомел. − М. : Энергия, 1975. – 488 с.

10. Ляпин, М. Ф. Теплоотдача и аэродинамическое сопротивление гладкотрубных пучков при больших числах Re / М. Ф. Ляпин // Теплоэнергетика. – 1956. − № 9. – С. 49−52.

11. Жукаускас, А. А. Теплоотдача пучков труб в поперечном потоке жидкости / А. А. Жукаускас, В. И. Макарявичюс, А. А. Шланчяускас. Вильнюс : Минтис, 1968. – 192 с.