Компоновки трубных пучков и синтез конвективных поверхностей теплообмена с повышенной энергоэффективностью
Диссертация
Впервые проведено комплексное экспериментальное исследование локальных теплоаэродинамических характеристик гладкотрубных пучков новых компоновок — теплоотдачи, поверхностного трения, статического давления, а также анализ энергетической эффективности при течении воздуха в плоском канале с полуцилиндрическими коридорно расположенными выступами, на основе которых: а) выявлена несимметрия течения… Читать ещё >
Содержание
- ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
- 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫХ КОМПОНОВОК ТРУБНЫХ ПУЧКОВ
- 1. 1. Направления исследований
- 1. 2. Сопоставление энергетической эффективности гладкотрубных пучков традиционных компоновок
- Выводы по главе
- 2. АНАЛИТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОАЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ПОПЕРЕЧНОМ ОМЫВАНИИ СИСТЕМ ЦИЛИНДРОВ
- 2. 1. Основы физической модели
- 2. 2. Постановка задачи экспериментального исследования
- Выводы по главе 2
- 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОАЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТРУБНЫХ ПУЧКОВ
- 3. 1. Экспериментальные трубные системы
- 3. 2. Методики экспериментальною исследования
- 3. 2. 1. Аэродинамические характеристики
- 3. 2. 2. Теплоотдача
- 3. 3. Экспериментальные установки
- 3. 3. 1. Описание конструкций трубных пучков
- 3. 3. 2. Программа проведения экспериментов
- 3. 4. Результаты экспериментального исследования теплоаэродинамических характеристик
- 3. 4. 1. Пучки гладких труб
- 3. 4. 1. 1. «Конфузорно-диффузорные» и «извилистые» пучки из спаренных цилиндров
- 3. 4. 1. 2. Промежуточные «извилисто-конфузорно-диффузорные» компоновки из спаренных цилиндров
- 3. 4. 1. 3. «Коридорно-диффузорные» пучки
- 3. 4. 2. Пучки оребренных труб
- 3. 4. 2. 1. «Мембранные». коридорные пучки с ограничивающими пластинами)
- 3. 4. 2. 2. «Шахматно-диффузорные» и «шахматно-конфузорные» пучки оребренных труб (винтовые ребра)
- 3. 4. 2. 3. «Конфузорно-диффузорные» пучки оребренных труб. спирально-проволочное оребрение)
- 3. 4. 1. Пучки гладких труб
- 4. 1. Гладкотрубные пучки
- 4. 2. Пучки ребристых труб
- 4. 3. Синтез энергоэффективных компоновок трубных пучков
- 4. 3. 1. Схемы течения потока теплоносителя в межтрубных каналах пучков
- 4. 3. 2. Численный анализ процессов течения и теплообмена в межтрубных каналах
- 4. 3. 2. 1. Плоский канал с коридорными полуцилиндрическими выступами
- 4. 3. 2. 2. «Коридорно-диффузорные» межтрубные каналы
- 4. 3. 2. 3. Анализ результатов расчета
Список литературы
- Жукаускас A.A. Конвективный перенос в теплообменниках.: Наука, 1982.
- Жукаускас A.A., Улинскас Р. В., Катинас В. И. Гидродинамика и вибрации обтекаемых пучков труб, Вильнюс: Мокслас, 1984.
- Мигай В.К., Фирсова Э. В. Теплообмен и гидравлическое сопротивление пучков труб. Л.: Наука, 1986.
- Справочник по теплообменникам /Пер. с англ., под ред. Б. С. Петухова, В. К. Шикова. М.: Энергоатомиздат, 1987.Т.1.
- Жукаускас А., Жюгжда И. Теплоотдача цилиндра в поперечном потоке жидкости. Вильнюс: Мокслас, 1979.
- Бузник В. М. Интенсификация теплообмена в судовых установках. Л. Судостроение, 1969.
- Оребрённые поверхности нагрева паровых котлов/Г.И.Левченко, И. Д. Лисейкин, A.M. Копелиович и др. М: Энергоатомиздат, 1986.
- Антуфьев В.М. Сравнительные исследования теплоотдачи и сопротивления ребристых поверхностей //Энергомашиностроение. 1961. № 2. С. 12−16.
- Кунтыш В.В., Иохведов Ф. И. Выбор эффективной поверхности нагрева для создания компактного воздухоподогревателя (калорифера) //Изв. вузов. Сер. Энергетика. 1970.№ 5.С.68−72.
- Стасюлявичус Ю., Скринска А. Теплоотдача поперечного обтекаемых пучков ребристых труб. Вильнюс- Минск, 1974.
- Юдин В.Ф. Теплообмен поперечнооребренных труб. Л.: Машиностроение, 1982.
- Письменный E.H. Теплообмен и аэродинамика пакетов поперечнооребренных труб: Автореф. дис. докт. техн. наук. Киев, 1994. 37 с.
- Гухман A.A. Методика сравнения конвективных поверхностей нагрева /ЖТФ. 1938. Т.8, № 17. С.1584−1602.
- Кирпиков В.А. Интенсификация конвективного теплообмена: Учебное пособие/МИХМ. М., 1991.- 104 с.
- Тепловой расчет котельных агрегатов. Нормативный метод /Под ред. Н. В. Кузнецова и др. М.: Энергия, 1973.
- Аэродинамический расчет котельных установок. Нормативный метод /Под ред. С. И. Мочана. Л.: Энергия, 1977.
- Пронин В.А. Измерение гидродинамических характеристик и теплоотдачи в тесных поперечнообтекаемых трубных пучках. Энергетически эффективный способ размещения труб в пучке: дисс. канд. техн. наук. М., 1989.
- Калафати Д.Д., Попалов В. В. Оптимизация теплообменников по эффективности теплообмена. М.: Энергоатомиздат, 1986.
- Евенко В.И., Анисин А. К. Повышение эффективности теплоотдачи поперечно обтекаемых пучков труб /Теплоэнергетика. 1976. № 7. С.37−40.
- Кунтыш В.Б., Стенин H.H., Краснощекое. Л. Ф. Исследование теплоаэро-динамических характеристик шахматных пучков с нетрадиционной компоновкой оребренных труб //Холодильная техника. 1991.№ 9.С. 11−13.
- Кунтыш В.Б. Теплоотдача и аэродинамическое сопротивление пучков труб с гладкими и разрезными рёбрами. //Автореферат дисс. к.т.н. Л.:ЛКИ, 1969.21с.
- Основы расчёта и проектирования теплообменников воздушного охлаждения: Справочник / А. Н. Бессонный, Г. А. Дрейцер, В. Б. Кунтыш и др.: Под общ. ред. В. Б. Кунтыша, А. Н. Бессонного. СПб.: Недра, 1996. — 512 е.: ил.
- Исследование теплообмена и гидродинамического сопротивления при турбулентном течении газа в поле продольного знакопеременного градиента давления. I /A.A. Гухман, В. А. Кирпиков, В. В. Гутарев, Н.М. Ци-рельман//МФЖ. 1969. Т.16, № 4.
- Исследование теплообмена и гидродинамического сопротивления при турбулентном течении газа в поле продольного знакопеременного градиента давления. II /A.A. Гухман, В. А. Кирпиков, В. В. Гутарев, Н.М. Ци-рельман. П//ИФЖ. 1969.Т. 16,№ 6.
- Кирпиков В.А. Интенсификация конвективного теплообмена посредством создания в потоке неоднородностей давления: Автореф. дисс. докт. техн. наук. М., 1986.
- Кирпиков В.А., Трофимов Ю. С. Исследование теплообмена и сопротивления канала с системой стоячих вихрей// Известия вузов. 1972.№ 4
- Кирпиков В.А., Цирельман Н. М. К вопросу об определении эффективности теплообменных поверхностей. //Изв. вузов. Сер. Энергетика, 1972, № 1, С.100- 103.
- Аэродинамические сопротивления поперечно омываемых пучков труб с неравномерными шагами/В.А. Локшин, В. Н. Фомина, E.H. Ушаков, Б. А. Агресс /Теплоэнергетика. 1976.№ 12.С.30−34.
- Chen Y. N. «Flow-Induced Vibration and Noise in Tube Bank Heat Exchangers Due to von Karman Streets», ASME по колебаниям 29— 31 марта 1967 Бостон, шт. Массачусетс.
- Dresher Н Messung der auf querangestromte Zylinder ausgeubten zeitlich veranderten Drucke. Zeitschrift fur Flugwissenschaften, 1956, Bd 4, H. 112, S. 16−21.
- Roshko A., «On the Wake and Drag of Bluff Bodies», Journal Aeronautical Sciences, Vol. 22, 1955, pp. 124—132.
- Biermann D., Herrnstein W. H., Jr., «The Interference between Struts in Various Combinations», National Advisory Committee for Aeronautics, Tech. Rep. 468, 1933.
- Hori E., «Experiments on Flow around a Pair of Parallel Circular Cylinders», Proc. 9th Japan National Congress for Applied Mech., Tokyo, 1959, pp. 231 234.
- Zdravkovich M. M., Stanhope D. J., «Flow Pattern in the Gap Between Two Cylinders in Tandem», University of galford Internal Report FM 5/72, 1972.
- Oka S., Kostic Z. G., Sikmanovic S., «Investigation- of the Heat Transfer Processes in Tube Banks in Cross Flow», Iternational Seminar on Recent Developments in Heat Exchangers, Trogir, 1972. Yugoslavia (preprint).
- Novak J., «Strouhal Number of a Square Prism, Angle Iron and Two Circular Cylinders Arranged in Tandem», (in English) Acta Technica, Czechoslovak Akademy of Sciences, No. 3, 1974, pp. 361−373.
- Roshko A., «On the Wake and Drag of Bluff Bodies», Journal Aeronautical Sciences, Vol. 22, 1955, pp. 124—132.
- Zdravkovich M. M., «Interference Between Two Circular Cylinders- Series of Unexpected Discontinuities», Journal of Industrial Aerodynamics, Vol. 2, 1977, pp. 255−270.
- Quadfieg H., «Vortex Induced Load on the Cylinders Pair at High Reynolds Numbers», (in German), Forsch. Ing,-Wes., Vol. 43, 1977, pp. 9—18. This paper was published after the present review was written.
- Bearman P. W., Wadcock A. J., «The Interaction Between a Pair of Circular Cylinders Normal to a Stream», Journal Fluid Mechanics, Vol. 61, pp. 499— 511.
- Савицкас Ю.Ю. Теплоотдача и гидродинамические характеристики системы двух поперечно обтекаемых цилиндров при различной их ориентации в потоке: дисс. канд. техн. наук. Каунас., 1988.
- К вопросу о коэффициенте массо и теплоотдачи в случае турбулентного движения//Журнал прикладной химии, 1963. № 5. с. 1000−1008.
- Chen Y. N. «Karman Vortex Streets and Flow-Induced Vibrations in Tube Hanks» Research laboratory for vibration and Acoustics,
- Spivak H. M., «Vortex Frequency and Flow Pattern in the Wake of Two Parallel Cylinders at Varied Spacings Normal to an Air Stream», Journal Aeronautical Sciences, Vol. 13, 1946, pp. 289—297.
- Cooper K. R., «Wind Tunnel Measurements of the Steady Aerodynamic Forces on a Smooth Circular Cylinder Immersed in the Wake of an Identical Cylinder», National Aerodynamic Establishment, Canada, 1974, LTR-LA-119.
- Chen Y.N. Criteria of the cross-flow-induced tube vibrations in tube bank heat exchangers In: Vibr. Nucl. Plant. Proc. Int. Conf., Keswick, UK, 9−12 May, 1978, London: BNES, 1979, vol. 2, p. 249 — 272.
- Райсих С.Я. Экспериментальное и теоретическое исследование развивающегося течения в круглой трубе при различной степени турбулентности: дисс. канд. техн. наук. М., 1992.
- Hanratti T.J. Turbulent exchange of mass and momentum with a boundary, A.I.Ch.E.Jl 2, 359−362 (1956).
- Fage A., Townend H. С. H. Proc. Roy. Soc., A135, 656 (1932).
- Einstein H. A., Li H. The viscous sublayer along a smooth boundary, Proc. A. S. C. E., J. Eng. Mech. Div. 82, No.E. M. 1(1956).
- Danckwerts, P. V. Significance of liquid-film coefficients in Gas absorption, A. I. Ch. E. J1 43, 1460(1951).
- Митрофанова O.B. Методы математического моделирования гидродинамики и теплообмена закрученных потоков в каналах с завихрителями: дисс. докт. техн. наук. М., 2002.
- Престон И. Определение турбулентного поверхностного трения при помощи трубок Пито //Механика. 1955.№ 6. С.64−83.
- Супрун Т.Т. Измерение поверхностного трения на пластине при повышенной степени турбулентности внешнего потока/ДГрикладные вопросы теплообмена и гидродинамики.Сб.научн.тр.Киев: Наук, думка, 1982. С. З-7.
- Константинов Н.И., Драгныш Г. Л. К вопросу об измерении напряжения трения на поверхности//Тр.Ленинградского политехнического института. 1955.№ I76.C.I9I-20I.
- Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Наука, 1974.
- Измерение пристенрчных касательных напряжений в цилиндрическом канале методом «трубка-выступ'УА.В. Фафурин, Ю. А. Пустовойт, A.B. Фомин, Ю. Л. Голубев //Тепло и массообмен в химической технологии. Межвузовский сборник. I98I.C.3−5.
- Гольдштейн С. Современное состояние гидроаэромеханики вязкой жидкости. М.: ГИИЛ. 1948.Т.2
- Филетти Е.Г., Кейс В. М. Теплообмен в областях отрыва, присоединения течения и развития потока за двойным уступом на входе в плоский ка-нал//Теплопередача. 1967. № 2. С. 51−57.
- Исаченко В.П., Осипова В. А., Сукомел A.C. Теплопередача. М.: Энерго-издат, 1981.
- Сукомел A.C., Величко В. И., Абросимов Ю. Г. Теплообмен и трение при турбулентном течении газа в коротких каналах. М.: Энергия, 1979.
- Мигай В.К. Моделирование теплообменного энергетического оборудования. 1980.
- Гуцев Д.Ф. Исследование теплоотдачи на начальном участке плоского канала при турбулентном течении: дисс. канд. техн. наук. М., 1974.
- Михайлов Г. А. Конвективный теплообмен в пучках труб //Советское кот-лотурбостроение. 1959. № 12.С. 6−10
- Сукомел A.C., Величко В. И., Пронин В. А. Экспериментальное исследование теплоотдачи в плоском канале с полуцилиндрическими выступами //ИФЖ. 1983, т.45,№ 4.С.533 -537.
- Сукомел A.C., Величко В. И., Пронин В. А. К расчету теплоотдачи в области присоединенного пограничного слоя.//ИФЖ.1984.т.47.№ 5.С.709 -713.
- Величко В.И., Пронин В. А. Расчет теплоотдачи в плоском канале с отрывом и присоединением воздушного потока //Интенсификация тепломассообмена в энергетических установках. Межвузовский сборник трудов. МЭИ. 1985.№ 4.С.84−91.
- Величко В.И., Пронин В. А. Распределение статического давления и гидродинамическое сопротивление в плоском канале с полуцилиндрическими коридорно-расположенными выступами.//ИФЖ.1987.т.53,№ 4.С.540 -543.
- Величко В.И., Пронин В. А. Особенности теплообмена при течении воздуха в плоском канале с полуцилиндрическими коридорно расположенными выступами //ИФЖ. 1987.т.53,№ 6.С.949 954.
- Величко В.И., Пронин В. А. «Конвективная трубчатая поверхность» A.C. № 1 560 896. Бюллетень. «Открытия. Изобретения». № 16.1990.
- Пронин В.А. Автореферат канд. дисс.канд. дисс. «Измерение гидродинамических характеристик и теплоотдачи в тесных поперечнообтекаемых трубных пучках. Энергетически эффективный способ размещения труб в пучке». М. .МЭИ 1990.
- Пронин В.А., Карвахал М. А. Повышение компактности и энергетической эффективности конвективных поперечнооребренных поверхностей теплообмена. Тепломассообмен. ММФ-96. Конвективный тепломассобмен. Т.1. Минск АНК «ИТМО им. A.B. Лыкова» АНБ, 1996.
- Пронин В.А., Клевцов A.B., Цой А.Д. «Система охлаждения конденсатора паротурбинных установок». Полезная модель. Б№Гос.рег. 98 115 190. Бюллетень 1998.
- Цой А.Д., Солодов А. П., Клевцов А. В., Романенко А. Н., Пронин В. А. Исследование процессов конденсации водяного пара в конденсационной трубе с воздушным охлаждением «Промышленная энергетика», № 8,2000.
- Цой А.Д., Пронин В. А., Клевцов А. В. Юшков Б.В., Прохоров М. И. Воз-духоохлаждаемый водоструйный конденсатор паротурбинной установки Юбилейная научно-практическая конференция АНТОК СНГ, 2001 г.
- Пронин В.А., Клевцов A.B., Прохоров М. И. Теплоотдача малорядных шахматно-диффузорных и-конфузорных пучков ребристых труб Научно-техническая конференция «Проблемы энергосбережения. Теплообмен в электротермических и факельных печах и топках» Тверь, 2001.
- Антуфьев В.М. Исследование эффективности различных форм оребрен-ных поверхностей в поперечном потоке.//Теплоэнергетка, 1965. № 1,. 8186.
- Антуфьев B.M. Эффективность различных форм конвективных поверхностей нагрева.-М.-Л.:Энергия, 1967.184 с.
- Бажан П.И., Каневец Г. Е., Селиверстов В. М. Справочник по теплообмен-ным аппаратам. М.: Машиностроение, 1989.
- Григорьев В.А., Крохин Ю. И. Тепло-и массообмениые аппараты криогенной техники: Учебное пособие для вузов. М.: Энергоиздат, 1982.
- Иванов А.П., Клевцов A.B., Корягин A.B., Пронин В. А., Прохоров М. И. О возможности надстройки энергоблоков с турбинами ПТ-60−130 газотурбинными установками. «Энергосбережение и водоподготовка» 2003, № 3.
- A.B. Клевцов, Пронин В. А. Конденсаторы ТЭС с воздушным охлаждением (Раздел 7.1.5)/ Экология энергетики: учебное пособие для студентов, обучающихся по направлению «Теплоэнергетика». М.: Изд-во МЭИ, 2003.
- Пронин В.А., Романенко А. Н., Клевцов A.B. Теплопередача и аэродинамические характеристики воздушного водоохладителя//Вестник МЭИ.2004. № 5. С.13−19.
- Пронин В.А. Разработка новых компоновок поперечнообтекаемых пучков труб//Вестник МЭИ. 2005. № 2. С.34−42.
- Пронин В.А., Романенко А. Н., Клевцов A.B. Энергоэффективность пучка ребристых труб воздушного водоохладителя//Вестник МЭИ. 2005. № 3. С.36−39.
- Пронин В.А., Дозорцев A.B. Локальные теплоаэроднамические характеристики в межтрубных каналах с присоединенными вихрями //Теплоэнергетика № 7. 2006. с.75−80.
- Spalding D. B Heat transfer from turbulent separated flows//Journal of Fluid Mechanics. 1967, v.27,№l, p.97−109
- Итон Дж. К., Джонстон Дж. П. Обзор исследований дозвуковых турбулентных присоединяющихся течений//Ракетная техника и космонавтика. 1981. Т. 19, № 10. С. 7−19.
- Мигай В.К. К теории теплообмена в турбулентном потоке с от-рывом//Изв.АН СССР, Механика жидкости и газа.1976.№.2.С. 170−174.
- Мигай В.К. Интенсификация теплообмена в трубах и каналах теплооб-менного оборудования: дисс. докт. техн. наук. Л., 1979.
- Турбулентные сдвиговые течения I. Пер. с англ./Под ред.A.C. Гиневского. М.: Машиностроение. 1982.
- Кралл K.M., Спэрроу Е. М. Турбулентный теплообмен в областях отрыва и присоединения потока и развития течения после присоединения в круглой трубе//Теплопередача. 1966. Ш I.C.I45−152.
- Земаник П.П., Дугалл Местный теплообмен за участком резкого расширения круглого канала//Теплопередача. 1970. Т.92, № I, С. 54−62.
- Евенко В.И., Соченов В. М. Методика оценки эффективности теплооб-менных аппаратов и поверхностей теплообмена. //Изв. вузов. Сер. Энергетика, 1967, № 4, с.71−76.
- Структура турбулентного потока и механизм теплообмена в каналах/М.Х. Ибрагимов, В. И. Субботин, В. П. Бобков, Г. И. Сабелев, Г. С. Таранов. М.: Атомиздат, 1978.
- Рестиво А., Уайтло Дж. Характеристики турбулентного течения за симметричным плоским внезапным расширением/Теоретические основы инженерных расчетов. 1978.Т.100,№ 3. С. 163−165.
- Эббот Д.В., Клайн СИ. экспериментальное исследование до -звукового турбулентного течения при обтекании одинарных и двойных уступов/Техническая механика. 1962.№ З.С.20−28.
- Zdravkovich M. M., «Smoke Observations of Wakes of Tandem Cylinders at Low Reynolds Number», The Aeronautical Journal, Vol. 76, Feb. 1972, pp. 108−114.
- Зайцев A.A. Критерии оценки эффективности конвективных поверхностей теплообмена для газовых теплоносителей.//ТОХТ, 1984.Т. 18,№ 5с.623−631
- Кирпичев М.В. О наивыгоднейшей форме поверхности нагрева. //Изв. Энергетического института им. Кржижановского АН СССР, 1944.Т. 12, с.5−9.
- Блехман И. И. Синхронизация в природе и технике. 1981.351с.338
- Карвахал М.И. Измерение локальных тепловых и аэродинамических характеристик поперечно-обтекаемых пучков оребренных труб с наклонными ребрами: дисс. канд. техн. наук. М., 1999.
- Саликов А.П., Тулин С. Н. Методика сравнения пучков труб с проволочным оребрением. //Энергомашиностроение, 1959. № 11, с.20−21
- Кейс В.М., Лондон A.JI. Компактные теплообменники.-М.: Энергия, 1967. 224с.
- Кунтыш В.Б., Стенин H.H., Краснощеков Л. Ф. Исследование теплоаэро-динамических характеристик шахматных пучков с нетрадиционной компоновкой оребренных труб //Холодильная техника. 1991. — № 9. — с. 1113.
- Gross H.G. Untersuchung aeroelastischer Schwingungsmechanismen und deren Brucksichtigung bei der Auslegung von Rohrbundelwarmetauchern: Diss. Der Universitat Hannover, 1975, S. 129.