Особенности теплогидравлических характеристик каналов с модифицированными скрученными ленточными вставками


Авторы

Тарасевич С. Э., Яковлев А. Б., Шишкин А. В.

Казанский национальный исследовательский технический университет имени А.Н. Туполева – КАИ, Казань, Россия

Аннотация

Представлен обзор литературных источников по влиянию различных способов модификации интенсификаторов теплообмена в виде скрученных ленточных вставок на теплоотдачу и гидравлическое сопротивление в различных каналах. Рассмотрено влияние на теплогидравлические характеристики размещения в каналах скрученных лент с зазором между стенкой канала и лентой, укороченных ленточных вставок, лент, периодически меняющих направление закручивания, лент с перфорацией поверхности и боковыми разрезами, рассеченных вставок, лент с отогнутыми по периферии дельтавидными «крылышками», с вырезами треугольной, трапециевидной, прямоугольной или другой формы на боковой поверхности, лент с ребрами под углом к оси ленты, а также пакета из нескольких скрученных лент. Различные модификации классических скрученных лент могут быть направлены, в первую очередь, на интенсификацию тепломассообмена при одно- и двухфазных течениях, а также на уменьшение гидравлических потерь и избежание загрязняющих отложений на стенках канала. При использовании модифицированных скрученных вставок в качестве интенсификаторов теплообмена может быть достигнут дополнительный прирост теплоотдачи до 2.4 раза и более при росте гидросопротивления до 4.7 раза по сравнению с соответствующими значениями для канала с классической лентой. Основными механизмами, за счет которых происходит интенсификация теплообмена в каналах с модифицированными лентами, являются турбулизация потока, вихреобразование в пристенной области и изменение профиля скорости в поперечном сечении канала. Также описано применение ленточных скрученных вставок в каналах со сплошной и дискретной шероховатостью стенок. Отмечено, что закрутка потока может как усиливать воздействие шероховатости на теплообмен, так и подавлять его.

Ключевые слова

интенсификация тепломассообмена, вставленная скрученная лента, закрутка потока

Библиографический список

  1. Bas H., Ozceyhan V. Heat transfer enhancement in a tube with twisted tape inserts placed separatelly from the tube wall // Experimental Thermal and Fluid Science. 2012. V. 41. P. 51–58.

  2. Eiamsa-ard S., Thianpong C., Eiamsa-ard P., Promvonge P. Convective heat transfer in a circular tube with short-length twisted tape insert // International Communications in Heat and Mass Transfer. 2009. V. 36. P. 365–371.

  3. Eiamsa-ard S., Thianpong C., Promvonge P. Experimental investigation of heat transfer and flow friction in a circular tube fitted with regularly spaced twisted tape elements // International Communications in Heat and Mass Transfer. 2006. V. 33. P. 1225–1233.

  4. Saha S.K., Dutta A., Dhal S.K. Friction and heat transfer characteristics of laminar swirl flow through a circular tube fitted with regularly spaced twisted-tape elements // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2001. V. 44. P. 4211–4223.

  5. Wang Y., Hou M., Deng X., Li L., Huang G., Huang H., Zhang G., Chen C., Huang W. Configuration optimization of regularly spaced short-length twisted tape in a circular tube to enhance turbulent heat transfer using CFD modeling // Applied Thermal Engineering. 2011. V. 31. P. 1141–1149.

  6. Eiamsa-ard S., Promvonge P. Performance assessment in a heat exchanger tube with alternate clockwise and counter-clockwise twisted-tape inserts // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2010. V. 53. P. 1364–1372.

  7. Sidhappa K.A., Hande S.S., Patil S.B., Maske V.R. Heat transfer enhancement by using twisted tape inserts with circular holes in forced convection // International Journal of Innovations in Engineering Research and Technology. 2016. V. 3. Iss. 3. 7 p.

  8. Bhuiya M.M.K., Chowdhury M.S.U., Saha M., Islam M.T. Heat transfer and friction factor characteristics in turbulent flow through a tube fitted with perforated twisted tape inserts // International Communications in Heat and Mass Transfer. 2013. V. 46. P. 49–57.

  9. Ahamed J.U., Wazed M.A., Ahmed S., Nukman Y., Tuan Ya T.M.Y.S., Sarkar M.A.R. Enhancement and prediction of heat transfer rate in turbulent flow through tube with perforated twisted tape inserts: A new correlation // Journal of Heat Transfer. 2011. V. 133 (4) / 041903. 9 p.

  10. Eiamsa-ard S., Seemawute P., Wongcharee K. Influences of peripherally-cut twisted tape insert on heat transfer and thermal performance characteristics in laminar and turbulent tube flows // Experimental Thermal and Fluid Science. 2010. V. 34. P. 711–719.

  11. Lekurwale R.A., Ingole Pr.R, Joshi Y.G., Ingole P.R. Performance assessment of heat exchanger tubes to improve the heat transfer rate in turbulent flows by using different types of twisted tapes inserts in tubes // International Journal of Research in Advent Technology. 2014. V. 2. N 5. P. 428–432.

  12. Seemawute P., Eiamsa-ard S. Thermohydraulics of turbulent flow through a round tube by a peripherally-cut twisted tape with an alternate axis // International Communications in Heat and Mass Transfer. 2010. V. 37. P. 652–659.

  13. Chang S.W., Yang T.L., Liou J.S. Heat transfer and pressure drop in tube with broken twisted tape insert // Experimental Thermal and Fluid Science. 2007. V. 32. P. 489–501.

  14. Eiamsa-ard S., Wongcharee K., Eiamsa-ard P., Thianpong C. Heat transfer enhancement in a tube using delta-winglet twisted tape inserts // Applied Thermal Engineering. 2010. V. 30. P. 310–318.

  15. Thianpong C., Eiamsa-ard P., Promvonge P., Eiamsa-ard S. Effect of perforated twisted-tapes with parallel wings on heat transfer enhancement in a heat exchanger tube // Energy Procedia. 2012. V. 14. P. 1117–1123.

  16. Murugesan P., Mayilsamy K., Suresh S., Srinivasan P.S.S. Heat transfer and pressure drop characteristics in a circular tube fitted with and without V-cut twisted tape insert // J. of International Communications in Heat and Mass Transfer. 2011. V. 38. P. 329–334.

  17. Murugesan P., Mayilsamy K., Suresh S., Srinivasan P.S.S. Heat transfer and pressure drop characteristics of turbulent flow in a tube fitted with trapezoidal-cut twisted tape insert // International Journal of Aacademic Research. 2009. V. 1. N 1. P. 123–128.

  18. Murugesan P., Mayilsamy K., Suresh S. Heat transfer and friction factor in a tube equipped with U-cut twisted tape insert // Jordan Journal of Mechanical and Industrial Engineering. 2011. V. 5. N 6. P. 559–565.

  19. Salam B., Biswas S., Saha S., Bhuiya M.M.K. Heat transfer enhancement in a tube using rectangular-cut twisted tape insert // Procedia Engineering. 2013. V. 56. P. 96–103.

  20. Choudhary M.S., Tembhurne Y. Heat transfer enhancement by twisted tape inserts in a tube exchanger // International Journal of Engineering Technology & Management Research. 2015. V. 3. Iss. 2. P. 117–122.

  21. Quazi I., Mohite V.R. Heat transfer enhancement in a heat exchanger using punched and V-cut twisted tape inserts // International Journal of Emerging Trends in Engineering and Development. 2015. V. 5. Iss. 5. 17 p.

  22. Webb R.L. Performance evaluation criteria for use of enhanced heat transfer surfaces in heat exchanger design // Int. J. Heat Mass Transfer. 1981. V. 24(4). P. 715–726.

  23. Тарасевич С.Э., Яковлев А.Б., Гиниятуллин А.А., Шишкин А.В. Особенности тепломассообмена в трубах с различными закручивающими ленточными вставками // Тепловые процессы в технике. 2011. Т. 3. № 3. С.133—139.

  24. Yakovlev A.B., Tarasevich S.E., Giniyatullin A.A., Shishkin A.V. Hydrodynamics and heat transfer in tubes with smooth and ribbed twisted tape inserts // Journal of Enhanced Heat Transfer. 2013. V. 20. N 6. P. 511–518.

  25. Гиниятуллин А.А., Тарасевич С.Э., Яковлев А.Б. Экспериментальное и численное исследование тепломассообмена в трубах с оребренными скрученными ленточными вставками // Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева. 2013. Т. 2. № 2. С. 13–18.

  26. Bhuiya M.M.K., Chowdhury M.S.U., Shahabuddin M., Saha M., Memon L.A. Thermal characteristics in a heat exchanger tube fitted with triple twisted tape inserts // International Communications in Heat and Mass Transfer. 2013. V. 48. P. 124–132.

  27. Zimparov V. Prediction of friction factors and heat transfer coefficients for turbulent flow in corrugated tubes combined with twisted tape inserts. Part 1: Friction factors // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2004. V. 47. P. 589–599.

  28. Zimparov V. Prediction of friction factors and heat transfer coefficients for turbulent flow in corrugated tubes combined with twisted tape inserts. Part 2: Heat transfer coefficients // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2004. V. 47. P. 385–393.

  29. Thianpong C., Eiamsa-ard P., Wongcharee K., et al. Compound heat transfer enhancement of a dimpled tube with a twisted tape swirl generator // International Communications in Heat and Mass Transfer. 2009. V. 36. P. 698–704.

  30. Bharadwaj P., Khondge A., Date A. Heat transfer and pressure drop in a spirally grooved tube with twisted tape insert // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2009. V. 52. N 5. P. 1938–1944.

  31. Promvonge P., Eiamsa-ard S. Heat transfer behaviors in a tube with combined conical-ring and twisted tape insert // International Communications in Heat and Mass Transfer. 2007. V. 34. P. 849–859.

  32. Promvonge P., Pethkool S., Pimsarn M., Thianpong C. Heat transfer augmentation in a helical-ribbed tube with double twisted tape inserts // International Communications in Heat and Mass Transfer. 2012. V. 39. P. 953–959.

  33. Злобин А.В., Ильин Г.К., Тарасевич С.Э. и др. Теплоотдача и гидравлическое сопротивление шероховатых труб со вставленной скрученной лентой // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. Специальный выпуск: "Актуальные вопросы тепло- и массобмена, энергоэффективность, исследование вихревых закрученных потоков. 2008. С. 113–119.

  34. Il’in G.K., Tarasevich S.E., Shchelchkov A.V., Yakovlev A.B. Heat transfer in Rough tubes with an inserted twisted tape // J. Heat Transfer Research. 2010. V. 41. N 1. P.21—32.

  35. Tarasevich S., Yakovlev A. Chapter 23: Heat Transfer and Hydraulic Resistance in Rough Tubes Including with Twisted Tape Inserts // Evaporation, Condensation and Heat Transfer, Edited by Amimul Ahsan. Rijeka: InTech (Croatia). 2011. P. 487—510.


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2024