Повышение надежности прогнозирования теплогидравлических характеристик трубчато-ребристых радиаторов аппаратов воздушного охлаждения энергоустановок на основе численного и экспериментального исследования


DOI: 10.34759/tpt-2020-12-11-482-502

Авторы

Гуреев М. В.1, Ермаков А. М.1, Жукова Ю. В.2, Кадыров Р. Г.1, Калимуллин Р. Р.1, Маршалова Г. С.2*, Миронов А. А.1, Низамутдинов Р. М.3, Попов И. А.1**, Скрыпник А. Н.1, Тиунов С. В.4, Усенков Р. А.1, Хабибуллин И. И.3***, Чорный А. Д.2****

1. Казанский национальный исследовательский технический университет имени А.Н. Туполева – КАИ, Казань, Россия
2. Институт тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова Национальной академии наук Беларуси , 220072, г. Минск, ул. П. Бровки, д. 15
3. «НИИтурбокомпрессор им. В.Б.Шнеппа», 420029, Россия, г. Казань, Сибирский тракт, 40
4. Фирма «Термокам», Россия, пгт. Камские Поляны ул. Энтузиастов, д.3

*e-mail: galiana.sidorik@icloud.com
**e-mail: popov-igor-alex@yandex.ru
***e-mail: rim3li490@mail.ru
****e-mail: anchor@hmti.ac.by

Аннотация

Проведена оценка эффективности использования плоских оребренных труб, полученных методом экструзии с последующей обработкой методом деформирующего резания, и апробация подходов с использованием методов численного моделирования к расчету теплогидравлической эффективности трубчато-ребристого масляного радиатора и аппарата воздушного охлаждения масла энергоустановок и компрессорных станций. На основе методов численного моделирования конвективного теплообмена была разработана и апробирована методика расчетов, согласно которой оребренная часть теплопередающей поверхности представляется в виде пористых вставок. Разработанная методика позволяет уменьшить требования к оборудованию для численного моделирования и снизить время расчетов. Тестирование расчетного алгоритма на основе результатов проведенных экспериментальных исследований показало, что использование методов вычислительной гидрогазодинамики позволяет прогнозировать теплогидравлические характеристики трубчато-ребристых масляных радиаторов с высокой степенью точности.

Ключевые слова:

теплообмен, аэрогидродинамика, радиатор, аппарат воздушного охлаждения, оребрение, теплообменная труба, эксперимент, численное моделирование, вычислительная гидрогазодинамика

Библиографический список

  1. ГОСТ 15150‒69. Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды. М.: Стандартинформ, 2010. 71 с.

  2. Кунтыш В.Б., Пиир А.Э. Анализ тепловой эффективности, объемной и массовой характеристик теплообменных секций аппаратов воздушного охлаждения // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2009. № 5. С. 3‒6.

  3. Попов И.А., Яковлев А.Б., Щелчков А.В., Рыжков Д.В., Обухова Л.А. Перспективные методы интенсификации теплообмена для теплоэнергетического оборудования // Энергетика Татарстана. 2011. № 1 (21). С. 25‒29.

  4. Олимпиев В.В. Интенсификация теплообмена и потенциал энергосбережения в охладителях технических масел // Теплоэнергетика. 2010. № 8. С. 56–68.

  5. Бродов Ю.М., Аронсон К.Э., Рябчиков А.Ю., Бухман Г.Д. Разработка и опытно-промышленная проверка комплекса мероприятий по повышению эффективности и надежности работы маслоохладителей // Электрические станции. 1994. № 12. С. 33.

  6. Письменный Е.Н., Демченко В.Г., Терех А.М., Семеняко А.В., Кулик К.В. Экономайзер-утилизатор из плоско-овальных труб с неполным оребрением // Восточно-европейский журнал передовых технологий. 2010. №3/1 (45). С. 15‒19.

  7. Попов И.А., Махянов Х.М., Гуреев В.М. Физические основы и промышленное применение интенсификации теплообмена: Интенсификация теплообмена / Под общ. ред. Ю.Ф. Гортышова. Казань: Центр инновационных технологий, 2009. 560 с.

  8. Сидорик Г.С. Экспериментальный стенд для исследования тепловых и аэродинамических процессов смешанно-конвективного теплообмена круглоребристых труб и пучков // Труды БГТУ. Сер. 1. Лесн. хоз-во, природопольз. и перераб. возоб. рес. 2018. № 1 (204). С. 85–93. https://elib.belstu.by/handle/123456789/24525

  9. Быстров Ю.А., Исаев С.А., Кудрявцев Н.А., Леонтьев А.И. Численное моделирование вихревой интенсификации теплообмена в пакетах труб. СПб.: Судостроение, 2005. 392 с.

  10. Кунтыш В.Б. и др. Основные способы энергетического совершенствования аппаратов воздушного охлаждения // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 1997. № 4. С. 43–44.

  11. Шайхутдинов А.З., Лифанов В.А., Маланичев В.А., Шайхутдинов А.З. Современные АВО-газа – ресурс энергосбережения в газовой отрасли // Газовая промышленность. 2010. № 9. С. 40–41.

  12. Аксенов П.А. и др. Аппараты воздушного охлаждения нового поколения. Оптимальное сочетание параметров теплообменного блока и вентиляторной установки. Снижение энергопотребления аппарата и удобство его эксплуатации // Нефтегаз. 2003. № 2. С. 109–111.

  13. Попов И.А., Гортышов Ю.Ф., Олимпиев В.В. Промышленное применение интенсификации теплообмена – современное состояние проблемы (обзор) // Теплоэнергетика. 2012. № 1. С. 3.

  14. Бессонный А.Н. и др. Основы расчета и проектирования теплообменников воздушного охлаждения / Под ред. А. Н. Бессонного, В. Б. Кунтыша. СПб.: Недра, 1996. 512 с.

  15. Кунтыш В.Б. и др. Инженерный метод теплового расчета аппарата воздушного охлаждения в режиме свободно-конвективного теплообмена // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2013. № 12. С. 3–6.

  16. Байгалиев Б.Е., Щелчков А.В., Яковлев А.Б., Гортышов П.Ю. Теплообменные аппараты. Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2012. 180 с.

  17. Низамутдинов Р.М., Хабибуллин И.И., Кадыров Р.Г. Аппарат воздушного охлаждения масла. Патент на полезную модель №:190872, Российская Федерация. МПК F16N. Патентообладатели: АО "Научно-исследовательский и конструкторский институт центробежных и роторных компрессоров им. В.Б. Шнеппа" / Номер заявки №2019109961. Дата регистрации: 04.04.2019. Дата публикации: 16.07.2019.

  18. Якубович А.И., Тарасенко В.Е. К вопросу расчета поверхности охлаждения многорядных радиаторов тракторов «Беларусь» // Вестник ГГТУ им. П.О. Сухого. 2010. № 2. С. 49‒58.

  19. Маршалова Г.С., Баранова Т.А., Чорный А.Д. Использование методов численного моделирования для расчета радиатора охлаждения транспортных средств // XXIV Туполевские чтения (школа молодых ученых): Международная молодежная научная конференция. 7–8 ноября 2019 г. Материалы конференции. Сб. докладов. В 6 т. Т. 2. Казань: Изд-во ИП Сагиева А.Р., 2019. С. 252–256.

  20. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / Под ред. М.О. Штейнберга. М.: Машиностроение, 1992. 672 с.

  21. Menter F.R. Zonal two equation k-ω turbulence models for aerodynamic flows // AIAA Paper. 1993. N 2906. P. 1‒21.

  22. Gureev V.M., Gureev M.V., Mats E.B., Yarkovskiy I.Y. The study of the engine cooling system in regulating the air temperature at the outlet of the heater of air conditioner system of the truck cabin // International Journal of Mechanical Engineering and Technology. 2018. V. 9. N 2. P. 292‒299.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2024