КОМПЬЮТЕРНОЕ ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЛОКАЛЬНОГО ТЕПЛООБМЕНА  НА ПОВЕРХНОСТИ КОМПАКТНЫХ ПОПЕРЕЧНО  ОБТЕКАЕМЫХ ГЛАДКОТРУБНЫХ ПУЧКОВ

В. Г. Горобець; Ю. А. Богдан; В. И. Троханяк

В. Г. Горобець Національний університет біоресурсів та природокористування України, м. Київ
Ю. А. Богдан Київська державна академія водного транспорту імені гетьмана Петра Конашевича-Сагайдачного, м. Київ
В. И. Троханяк Національний університет біоресурсів та природокористування України, м. Київ

Ключові слова: компактний гладкотрубний пучок, комп’ютерне чисельне моделювання, процеси гідродинаміки і теплообміну, локальний коефіцієнт тепловіддачі

Анотація

У статті представлені результати математичного моделювання процесів теплопереносу для гладкотрубних пучків, котрі отримали широке розповсюдження у судновій енергетиці, у багатьох теплообмінних апаратах. При цьому важливу роль у вивченні фізичного механізму тепловіддачі компактних пучків при поперечному їх обтіканні представляють дослідження локальної тепловіддачі по периметру окремих трубок. У роботі виконано комп’ютерне моделювання процесів гідродинаміки та теплообміну у каналах поперечно обтічного компактного гладкотрубного пучка при відсутності зазору між сусідніми трубками малого діаметру в повздовжніх рядах за допомогою прикладного програмного забезпечення ANSYS Fluent. Отримані залежності локального розподілу коефіцієнтів тепловіддачі по периметру трубок 1–4-го поперечних рядів першої секції пучку для кожного з п’яти розглянутих режимів. Проведений порівняльний аналіз отриманих результатів із результатами відомих експериментальних досліджень для гладкотрубних пучків з коридорною і шаховою компоновкою. Визначено, що максимальне значення відносного коефіцієнту тепловіддачі трубок 2–4-го рядів αm/αср на ділянках приєднаної течії (при Re = 6044) перевищує на 0,46 (29 %) максимальне значення αm/αср для трубок 3–7-го рядів коридорного і на 0,30 (15 %) трубок шахових пучків (при Re = 14000). Причому у досліджуваного пучка максимумів αm/αср більше вдвічі, що зумовлює інтенсифікацію процесів теплообміну.

Посилання

1. Gorobec V. G. (2010)ю Teploobmen pri obtekanii neizotermicheskikh razvitihkh poverkhnosteyj. K. : NUBiP Ukrainih.
2. Pisjmennihyj E. N. (2004). Teploobmen i aehrodinamika paketov poperechno-orebrennihkh trub. K. : Aljterpres.
3. Zhukauskas A., Makaryavichyus V. & Shlanchyauskas A. (1968). Teplootdacha puchkov trub v poperechnom potoke zhidkosti. Viljnyus : Mintis.
4. Zhukauskas A. A. (1982). Konvektivnihyj perenos v teploobmennikakh. M. : Nauka.
5. Zukauskas A. (1982). Problemof heat transfer augmentation for tube banks in cross flow. Heat Exchangers. New York, 1–21.
6. Zhukauskas A., Ulinskas R. (1986). Teplootdacha poperechno obtekaemihkh puchkov trub. Viljnyus : Mokslas.
7. Aiba S., Ota T. & Tsuchida M. (1980). Heat transfer of tubes closely spaced in an in-line bank. Int. J. of Heat and Mass Transfer, 21, 311–319
8. Aiba S. (1990). Heat transfer around a tube in in-line tube banks near a plane wall. J. of Heat Transfer, 112, 933–938
9. Pronin V. A. (2008). Komponovki trubnihkh puchkov i sintez konvektivnihkh poverkhnosteyj teploobmena s povihshennoyj ehnergoehffektivnostjyu. Extended abstract of candidate’s thesis. M., Moskovskiyj ehnergeticheskiyj institut.
10. Gorobec V. G., Panin V. V., Bogdan Yu. O. & Trokhanyak V. I. (2015). Vliyanie geometrii kompaktnogo poperechnogo obtekaemogo gladkotrubnogo puchka na ego pokazateli Vodniyj transport, 1 (22), 6–13.
11. Loyjcyansjkiyj L. G. (2003). Mekhanika zhidkosti i gaza. M. : Drofa.
12. ANSYS FLUENT Theory Guide. (2011) Release 14. ANSYS, Inc. Southpointe 275 Technology Drive Canonsburg, PA 15317.
13. Lewis R. W., Nithiarasu P. & Seetharamu K. N. (2004). Fundamentals of the Finite Element Method for Heat and Fluid Flow. The Atrium, Southern Gate, Chichester, West Sussex Po19 8SQ, England: John Wiley & Sons Ltd.
14. Kulinchenko V. R. (1990). Spravochnik po teploobmennihm raschetam K. : Tekhnіka.
15. Belov I. A. & Kudryavcev N. A. (1987). Teplootdacha i soprotivlenie paketa trub L. : Ehnergoatomizdat.