Интенсификации теплообмена в кольцевых каналах с помощью поперечного оребрения

К лабораторной работе 14 ТА «труба в трубе»

Интенсификации теплообмена в кольцевых каналах с помощью поперечного оребрения

Интенсификация теплообмена в кольцевых каналах достигается, в основном, двумя путями: развитием поверхности теплообмена за счет оребрения и турбулизацией потока [3].

Наиболее распространены турбулизаторы в виде колец из проволоки, надетых на гладкую трубу, проволочных спиралей, намотанных на трубу или в виде прямоугольной или треугольной нарезки (отдельные кольца или спирали) (рисунок 14.1).

[pic 1]

а – в виде колец из проволоки, одетых на гладкую трубу; б – в виде прямоугольной нарезки; в – в виде треугольной нарезки

Рисунок 14.1 Конструктивная схема турбулизаторов в кольцевом канале

Некоторые результаты работ по интенсификации теплообмена в кольцевых каналах этими турбулизаторами представлены на рисунке 14.2.

[pic 2]

1-4 – данные для прямоугольных ребер при =0.0492; 0.0328; 0.0164; 0.0082, соответственно; 5-7 – для прямоугольных ребер при 0.005; 0.010; 0.020, соответственно; 8-12 – для треугольных ребер при  0.0185; 0.0450; 0.0815; 0.0973; 0.183, соответственно; 13- для прямоугольных ребер при 0.0375; 14-15 – для прямоугольных ребер при 0.0028; 0.074; 0.0130; 0.0210 и закругленными трапециевидными ребрами при 0.0028; 0.0055; [pic 3][pic 4][pic 5][pic 6][pic 7][pic 8]

Рисунок 14.2 Влияние параметра  на интенсификацию теплоотдачи (а) и гидравлическое сопротивление (б) в кольцевых каналах для точеных турбулизаторов при Re=105 на воздухе.[pic 9]

Отношение чисел Нуссельта  и коэффициентов гидравлического сопротивления  получены при одинаковых расходах теплоносителей через кольцевой канал или Re. Коэффициент теплоотдачи для оребренных поверхностей отнесен к поверхности неоребренной трубы. При сравнении было принято, что диаметр гладкой трубы равен диаметру трубы, несущей оребрение (d1). Скорость потока определялась по сечению канала, которое было бы при отсутствии оребрения, т.е. по сечению площадью  (рисунок 14.1). Эквивалентный диаметр .[pic 10][pic 11][pic 12][pic 13]

В [1] отмечается, что результаты большинства работ сравнительно близки друг к другу. Интенсификация теплоотдачи увеличивается с ростом числа Рейнольдса, максимальная величина ее составляет 2…2.5 при росте гидравлического сопротивления в 2.7…5 раз.

На рисунке 14.2 отношения  и  даны в зависимости от относительного шага размещения турбулизаторов  при постоянных значениях относительной высоты турбулизаторов  в качестве параметра.[pic 14][pic 15][pic 16][pic 17]

При постоянном  зависимость  от  имеет максимум, несколько смещающийся в сторону меньших  при увеличении . Для значений   максимум  имеет место при , а для  при . Отношения коэффициентов гидравлических сопротивлений  при постоянных  также имеют максимум, тем больший, чем больше  и соответствующий .[pic 18][pic 19][pic 20][pic 21][pic 22][pic 23][pic 24][pic 25][pic 26][pic 27][pic 28][pic 29][pic 30][pic 31]

При тех же  и  проволочные турбулизаторы дают несколько меньшую интенсификацию теплообмена. Объясняется [3] это наличием контактного сопротивления между проволочным оребрением и трубками?[pic 32][pic 33]

Этим же можно объяснить слабое влияние  на   (в диапазоне ). С ростом  (увеличением диаметра проволоки, идущей на изготовление оребрения) увеличивается как турбулизация потока, так и поверхность трубы, лежащая под проволокой и занятая застойными зонами. Каналы с прямоугольным и треугольным орсбренисм имеют более высокое гидравлическое сопротивление, чем каналы с проволочным оребрением.[pic 34][pic 35][pic 36][pic 37]