ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ КОРИДОРНОГО ПУЧКА ТРУБ ПРИ ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНЫХ ПУЛЬСАЦИЯХ ПОТОКА
DOI:
https://doi.org/10.14529/power250210Ключевые слова:
теплообмен, вынужденная пульсация потока, коридорный пучок труб, несимметричные пульсации, теплогидравлическая эффективностьАннотация
Пульсирующие потоки могут возникать самопроизвольно или создаваться искусственно, для интенсификации теплообмена. Возвратно-поступательные пульсации потока могут существенно интенсифицировать теплообмен, при этом рост теплоотдачи происходит на фоне увеличения энергетических затрат. Имеющиеся работы, в которых оценивается энергетическая эффективность пучков труб, при вынужденных пульсациях потока имеют единичный характер. Поэтому в данной работе, определяется теплогидравлическая эффективность коридорного пучка труб, при пульсациях потока. Экспериментальное исследование проводилось при числе Рейнольдса 3000 и числе Прандтля 4. Пульсации потока имели возвратно-поступательный симметричный и несимметричный характер. Пульсации потока создавались с помощью гидравлического цилиндра и управляемой пневматической системы. В ходе проведенных опытов, определено влияние режимных параметров пульсаций на потребляемую мощность компрессора пневматической системы и насосное оборудование. Определена теплогидравлическая эффективность пучка труб при одинаковых числах Рейнольдса и одинаковых мощностях в пульсационном и стационарном течении. Установлено, что теплогидравлическая эффективность при одинаковых числах Рейнольдса уменьшается с увеличением интенсивности пульсаций, при этом теплогидравлическая эффективность при одинаковых мощностях возрастает. Определено, что теплогидравлическая эффективность пучка труб выше при несимметричных пульсациях потока. Для несимметричных пульсаций получена теплогидравлическая эффективность в районе единицы. Теплогидравлическая эффективность пучка труб при пульсациях потока может быть увеличена, при повышении эффективности системы генераций пульсаций.
Скачивания
Библиографические ссылки
Zukauskas A. Heat Transfer from Tubes in Crossflow. Adv. Heat Transf. 1972;18:87–159.
Seroshtanov V., Gusakov A. Gradient Heatmetry and PIV Investigation of Heat Transfer and Flow near Circular Cylinders. Inventions. 2022;7(3):80. DOI: 10.3390/inventions7030080
Попов И.А., Махянов Х.М., Гуреев В.М. Физические основы и промышленное применение интенсификации теплообмена. Интенсификация теплообмена. Казань: Центр инновационных технологий, 2009. 590 c. [Popov I.A., Makhyanov Kh.M., Gureev V.M. Fizicheskie osnovy i promyshlennoe primenenie intensifykatsii teploobmena. Intensifikatsiya teploobmena [Physical basis and industrial application of heat transfer intensification. Intensification of heat exchange]. Kazan: Center for Innovative Technologies, 2009. 590 p. (In Russ.)]
Nguyen D.H., Ahn H.S. A comprehensive review on micro/nanoscale surface modification techniques for heat transfer enhancement in heat exchanger. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2021;178:121601. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2021.121601
Alam T., Kim M.-H. A comprehensive review on single phase heat transfer enhancement techniques in heat exchanger applications. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2018. Vol. 81. P. 813–839. DOI: 10.1016/j.rser.2017.08.060
Mikheev N.I. et al. Hydrodynamics and heat transfer of pulsating flow around a cylinder. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2017;109:254–265. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2017.01.125
Leong K.C., Jin L.W. Characteristics of oscillating flow through a channel filled with open-cell metal foam. International Journal of Heat and Fluid Flow. 2006;27(1):144–153. DOI: 10.1016/j.ijheatfluidflow.2005.05.004
Molochnikov V.M. et al. The onset of turbulence in pulsating flows in smooth pipes. International Journal of Heat and Fluid Flow. 2022;96(3):108984. DOI: 10.1016/j.ijheatfluidflow.2022.108984
Liang C. Large eddy simulation of the turbulent flow and heat transfer in tube bundles: PhD Thesis. 2005.
Molochnikov V.M. et al. Heat transfer of a tube bundle in a pulsating flow. Thermophys. Aeromech. 2019;26(4):547–559. DOI: 10.1134/S0869864319040073
Jiang H. et al. Effect of pulsation parameters on the spatial and temporal variation of flow and heat transfer characteristics in liquid metal cross flow the in-line tube bundle. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2024;219:124871. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2023.124871
Akcay S., Akdag U. Numerical Analysis of Thermal and Hydraulic Performance of Pulsating Nanofluid Flow Over Cam-Shaped Tube Bundles. Iran J Sci Technol Trans Mech Eng. 2023;47(3):969–988. DOI: 10.1007/s40997-022-00572-3
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;148:119125. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.119125
Iwai H. et al. Laminar convective heat transfer from a circular cylinder exposed to a low frequency zeromean velocity oscillating flow. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2004;47(21):4659–4672.
Saxena A., Ng E.Y.K. Steady and Pulsating Flow Past a Heated Rectangular Cylinder(s) in a Channel. Journal of Thermophysics and Heat Transfer. 2018;32(2):401–413. DOI: 10.2514/1.T5265
Zheng Y. et al. Lattice Boltzmann simulation to laminar pulsating flow past a circular cylinder with constant temperature. Heat Mass Transfer. 2017;53(9):2975–2986. DOI: 10.1007/s00231-017-2043-2
Srivastava A., Dhiman A. Pulsatile flow and heat transfer of shear-thinning power-law fluids over a confined semi-circular cylinder. Eur. Phys. J. Plus. 2019;134(4):144. DOI: 10.1140/epjp/i2019-12481-9
Ji T.H., Kim S.Y., Hyun J.M. Experiments on heat transfer enhancement from a heated square cylinder in a pulsating channel flow. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2008;51(5–6):1130–1138. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2007.04.015
Li G. et al. Experimental Study of the Heat Transfer Enhancement from a Circular Cylinder in Laminar Pulsating Cross-flows. Heat Transfer Engineering. 2016;37(6):535–544. DOI: 10.1080/01457632.2015.1060758
Mikheev N.I. et al. Hydrodynamics and heat transfer of pulsating flow around a cylinder. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2017;109:254–265. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2017.01.125
Hayrullin A. et al. Experimental study of the in-line tube bundle thermal performance in pulsating flow. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2024;232:125916. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2024.125916
Хайбуллина А.И., Хайруллин А.Р. Влияние ряда коридорного пучка на теплообмен в пульсационном потоке // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». 2024. Т. 24, № 2. С. 58–68. [Haibullina A.I., Hayrullin A.R. The effect of an inline row of tube bundles on heat transfer in a pulsating flow. Bulletin of the South Ural State University. Ser. Power Engineering. 2024;24(2):58–68. (In Russ.)] DOI: 10.14529/power240206
Mavridou S.G., Konstandinidis E., Bouris D.G. Experimental evaluation of pairs of inline tubes of different size as components for heat exchanger tube bundles. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2015;90:280–290.
Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: учеб. пособие для вузов / под ред. чл.-корр. АН СССР П.Г. Романкова. 10-е изд., перераб. и доп. Л.: Химия, 1987. 576 p. [Pavlov K.F., Romankov P.G., Noskov A.A. Primery i zadachi po kursu protsessov i apparatov khimicheskoy tekhnologii: ucheb. posobie dlya vuzov [Examples and tasks for the course on processes and apparatuses of chemical engineering. Textbook for universities]. 10th ed., revised and enlarged. Leningrad: Khimiya, 1987. 576 p. (In Russ.)]
Bergles A.E., Bunn R.L., Junkhan G.H. Extended performance evaluation criteria for enhanced heat transfer surfaces. Letters in Heat and Mass Transfer. 1974;1(2):113–120. DOI: 10.1016/0094-4548(74)90147-7
Karwa R., Sharma C., Karwa N. Performance Evaluation Criterion at Equal Pumping Power for Enhanced Performance Heat Transfer Surfaces. Journal of Solar Energy. 2013;2013:1–9. DOI: 10.1155/2013/370823
Moffat R.J. Describing the uncertainties in experimental results. Experimental Thermal and Fluid Science. 1988;1(1):3–17. DOI: 10.1016/0894-1777(88)90043-x
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
