Влияние относительного продольного и поперечного шага на характеристики теплообмена шахматного пучка труб каплевидной формы


DOI: 10.34759/tpt-2022-14-2-74-84

Авторы

Дееб Р.

Университет Дамаска, Сирия, Дамаск

e-mail: e.rawad.deeb@yandex.com, DeebR@mpei.ru

Аннотация

Настоящая работа проведена с целью исследования характеристик теплообмена пучка труб каплевидной формы с помощью программного пакета ANSYS Fluent при различных относительных продольных и поперечных шагах (пучок имеет 18 моделей). Исследование охватывает влияние основных проектных параметров чисел Рейнольдса (1.78–18.72)·103, относительного продольного шага (1.44–2.04) и относительного поперечного шага (1.24–1.82). Результаты настоящего исследования показывают, что в отличие от относительного поперечного шага увеличение относительного продольного шага не оказывает существенного влияния на теплоотдачу. Среди исследованных моделей было найдено, что наибольшая эффективность теплообменника достигается при выборе модели «О» при Re = 1.78·103 и модели «Л» при Re > 1.78·103 (эффективность увеличена на 6.33% и 39.23–73.78% соответственно по сравнению с моделью «А»). Предложены зависимости, позволяющие определить средние числа Нуссельта и эффективность пучка труб в зависимости от числа Рейнольдса и относительного поперечного и продольного шага.

Ключевые слова:

каплевидная труба, относительный поперечный шаг, относительный продольный шаг, число Нуссельта, эффективность, численное исследование, CFD

Библиографический список

  1. Дееб Р. Обобщение и анализ результатов последних исследований в области улучшения характеристик теплообмена и гидродинамики при поперечном обтекании гладких труб // Тепловые процессы в технике. 2021. Т. 13. № 2.
  2. Horvat A., Leskovar M., Mavko B. Comparison of heat transfer conditions in tube bundle cross-flow for different tube shapes // Int. J. Heat. Mass. Transf. 2006. Vol. 49. P. 1027–1038.
  3. Zeeshan M., Nath S., Bhanja D. Numerical study to predict optimal configuration of fin and tube compact heat exchanger with various tube shapes and spatial arrangements // Energy Convers Manag. 2017. Vol. 148. P. 737–752.
  4. Berbish N.S. Heat transfer and flow behavior around four staggered elliptic cylinders in cross flow // Heat and Mass Transfer. 2011. Vol. 47. P. 287–300.
  5. Жукова Ю.В., Терех А.М., Руденко А.И. Конвективный теплообмен и аэродинамическое сопротивление двух расположенных бок о бок труб в узком канале при различных числах Рейнольдса // Докл. Нац. акад. наук Беларуси. 2018. Т. 62. № 6.
  6. Sayed A.S. et al. Parametric study of air cooling process via water cooled bundle of wing-shaped tubes // EIJST. 2012. 15:3.
  7. Дееб Р. Численное исследование характеристик теплообмена и гидравлического сопротивления шахматных пучков сдвоенных труб круглой и каплевидной формы // Тепловые процессы в технике. 2020. Т. 12. № 10.
  8. Дееб Р. Влияние угла атаки на характеристики теплообмена при обтекании одиночной каплевидной трубы // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2021. Т. 22. № 5.
  9. Дееб Р. Влияние продольного расстояния на гидродинамические характеристики и теплообмен при поперечном обтекании шахматного пучка труб каплевидной формы // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2020. Т. 21. № 1.
  10. Дееб Р. Влияние угла атаки на теплообменные и гидродинамические характеристики шахматного пучка труб каплевидной формы в поперечном обтекании // Доклады АН ВШ РФ. 2020. № 3 (48). C. 21–36.
  11. Дееб Р., Колотвин, А.В. Численное исследование и сравнение теплообмена и гидродинамики коридорного пучка труб круглой и каплевидной формы // Труды Академэнерго. 2020. Т. 60. № 3.
  12. Deeb R., Sidenkov D.V. Numerical simulation of the heat transfer of staggered drop-shaped tubes bundle // IOP Conf. Series: Journal of Physics. 2019. DOI: 10.1088/1742-6596/1359/1/012135
  13. Deeb R., Sidenkov D.V. Investigation of Flow Characteristics for Drop-shaped Tubes Bundle Using Ansys Package // V International Conference on Information Technologies in Engineering Education (Inforino), Moscow, Russia, 2020. DOI: 10.1109/Inforino48376.2020.9111775
  14. Deeb R., Sidenkov D.V. Calculation of radiation heat transfer in staggered drop-shaped tubes bundle // IOP Conf. Series: Journal of Physics. 2019. DOI: 10.1088/1742-6596/1565/1/012043
  15. Deeb R., Sidenkov D.V. Numerical modelling of heat transfer and hydrodynamics for drop-shaped tubes bundle // IOP Conf. Series: Journal of Physics. 2020. DOI: 10.1088/1742-6596/1683/4/042082
  16. ANSYS Fluent Reference Guide. ANSYS. Inc. Release 16.0. 2015.
  17. Yakhot V. et al. Renormalization Group Modeling and Turbulence Simulations // International Conference on Near-Wall Turbulent Flows. Arizona, Tempe. 1993.
  18. Lavasani A.M., Bayat H., Maarefdoost T. Experimental study of convective heat transfer from in-line cam shaped tube bank in crossflow // Applied thermal engineering. 2016. Vol. 65. N 85. P. 85‒93.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2024