ВЛИЯНИЕ РЯДА КОРИДОРНОГО ПУЧКА НА ТЕПЛООБМЕН В ПУЛЬСАЦИОННОМ ПОТОКЕ
DOI:
https://doi.org/10.14529/power240206Ключевые слова:
численный эксперимент, интенсификация теплообмена, пучок труб, пульсация потока, трубчатый теплообменный аппаратАннотация
Теплообменные аппараты, с плотными пучками труб, широко распространены в энергетической отрасли. В свою очередь повышение эффективности теплообменного оборудования тесно связано с различными методами интенсификации теплообмена. Одним из таких методов является вынужденная пульсация потока, при этом пульсирующие течения в пучках труб ограничены единичными работами. В данной статье, численным методом, рассмотрено влияние положения цилиндра в пучке труб на его теплообмен, в условиях пульсационного потока. Численный эксперимент проводился в условиях двухмерного течения, с продольным и поперечным относительным шагом 1.4. Число трубок в продольном направлении составляло 7. Число Рейнольдса соответствовало 1500, при этом теплофизические свойства рабочей среды принимались постоянными и соответствовали числу Прандтля 4.03. Расчеты проводились в Ansys Fluent при стационарном и пульсационном течении. Вынужденные пульсации потока имели несимметричный возвратно поступательный характер. Амплитуда пульсаций, отнесенная к диаметру цилиндра, A/D принимала значения 0,1, 0,2, 0,3 и 0,4, частота пульсаций соответствовала 0,2, 0,4, 0,6 и 0,8 Гц. Результаты численного эксперимента показали, что как при стационарном, так и при пульсационном течении происходит увеличение теплообмена по глубине пучка труб. Максимальное увеличение теплоотдачи происходит на последнем ряду. В пульсационном течении при всех исследованных режимах наблюдается интенсификация теплообмена для всех рядов пучка труб, при этом интенсификация различна в зависимости от ряда и режима пульсаций. Теплоотдаче первого ряда и последующих рядов в пульсационном течении меньше по сравнению со стационарным течением, поэтому для первого ряда наблюдается максимальная интенсификация. Влияние положение цилиндра по глубине коридорного пучка труб уменьшалось с повышением частоты и амплитуды пульсаций. Максимальная интенсификация 1,51 раза наблюдалась на первом ряду при максимальной амплитуде и частоте пульсаций.
Скачивания
Библиографические ссылки
Попов И.А., Махянов Х.М., Гуреев В.М. Физические основы и про-мышленное применение интенсификации теплообмена. Интенсификация теп-лообмена. Казань: Центр инновационных технологий, 2009. 590 c.
Неволин А.М., Плотников П.Н. Повышение эффективности работы ап-паратов воздушного охлаждения масла газоперекачивающих агрегатов на базе газотурбинной установки гтн-16 // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». 2014. Vol. 14, № 4. C. 11–17.
Zukauskas A. Heat Transfer from Tubes in Crossflow // Adv. Heat Transf. 1972. Vol. 18. P. 87–159.
Su J. et al. Experimental investigation on heat transfer performances in half-cylindrical shell space of different heat exchangers // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2022. Vol. 189. P. 122684.
Hu D. et al. Performance optimization of a wavy finned-tube heat exchang-er with staggered curved vortex generators // International Journal of Thermal Sciences. 2023. Vol. 183. P. 107830.
Weaver D.S. A review of cross-flow induced vibrations in heat exchanger tube array // J. Fluids Struct. Vol. 2. P. 73–93.
Hemmat Esfe M. et al. A critical review on pulsating flow in conventional fluids and nanofluids: Thermo-hydraulic characteristics // International Commu-nications in Heat and Mass Transfer. 2021. Vol. 120. P. 104859.
Ye Q., Zhang Y., Wei J. A comprehensive review of pulsating flow on heat transfer enhancement // Applied Thermal Engineering. 2021. Vol. 196. P. 117275.
Elshafei E.A.M. et al. Experimental study of heat transfer in pulsating tur-bulent flow in a pipe // International Journal of Heat and Fluid Flow. 2008. Vol. 29, № 4. P. 1029–1038.
Li G. et al. Experimental Study of the Heat Transfer Enhancement from a Circular Cylinder in Laminar Pulsating Cross-flows // Heat Transfer Engineering. 2016. Vol. 37, № 6. P. 535–544.
Khairullin A. et al. Heat Transfer in 3D Laguerre–Voronoi Open-Cell Foams under Pulsating Flow // Energies. 2022. Vol. 15, № 22. P. 8660.
Chang S.W., Cheng T.H. Thermal performance of channel flow with de-tached and attached pin-fins of hybrid shapes under inlet flow pulsation // Inter-national Journal of Heat and Mass Transfer. 2021. Vol. 164. P. 120554.
Zhang F. et al. Experimental and numerical analysis of heat transfer en-hancement and flow characteristics in grooved channel for pulsatile flow // Inter-national Journal of Heat and Mass Transfer. 2019. Vol. 141. P. 1168–1180.
Konstantinidis E., Castiglia D., Balabani S. An experimental study of steady and pulsating cross-flow over a semi-staggered tube bundle // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engi-neering Science. 2005. Vol. 219, № 3. P. 283–298.
Konstantinidis E., Balabani S., Yianneskis M. Relationship Between Vor-tex Shedding Lock-On and Heat Transfer // Chemical Engineering Research and Design. 2003. Vol. 81, № 6. P. 695–699.
Liang C., Papadakis G. Study of the Effect of Flow Pulsation on the Flow Field and Heat Transfer Over an Inline Cylinder Array Using LES // Engineering Turbulence Modelling and Experiments 6. Elsevier, 2005. P. 813–822.
Chen S. et al. Numerical study on the heat transfer characteristics of oscil-lating flow in cryogenic regenerators // Cryogenics. 2018. Vol. 96. P. 99–107.
Molochnikov V.M. et al. Flow structure between the tubes and heat trans-fer of a tube bundle in pulsating flow // J. Phys.: Conf. Ser. 2018. Vol. 1105. P. 012024.
Molochnikov V.M. et al. Heat transfer of a tube bundle in a pulsating flow // Thermophys. Aeromech. 2019. Vol. 26, № 4. P. 547–559.
Zheng W. et al. Heating performance and spatial analysis of seawater-source heat pump with staggered tube-bundle heat exchanger // Applied Energy. 2022. Vol. 305. P. 117690.
Wu Z. et al. Experimental investigation on heat transfer characteristics of staggered tube bundle heat exchanger immersed in oscillating flow // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2020. Vol. 148. P. 119125.
Haibullina A.I., Savelyeva A.D., Hayrullin A.R. Numerical analysis of heat transfer in tubular type heat exchangers of transport vehicles with pulsating flow // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2020. Vol. 918, № 1. P. 012164.
Haibullina A. et al. Local Heat Transfer Dynamics in the In-Line Tube Bundle under Asymmetrical Pulsating Flow // Energies. 2022. Vol. 15, № 15. P. 5571.
Ilyin V.K. et al. Thermal and hydraulic efficiency of the corridor tube bundle in conditions of pulsating flow of fluid // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2017. Vol. 240. P. 012025.
A.N.S.Y.S. Fluent Release 15.0 Theory Guide (2013).
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
