Снижение коэффициента гидродинамического сопротивления пучка каплевидных труб за счет изменения углов атаки


DOI: 10.34759/tpt-2023-15-5-222-233

Авторы

Дееб Р.

Университет Дамаска, Сирия, Дамаск

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

Аннотация

В данной работе проведено численное исследование возможности снижение коэффициента гидродинамического сопротивления пучков каплевидных труб за счет управления углом атаки. Рассмотрены десять случаев двадцатирядных пучков труб круглой и каплевидной формы с коридорным и шахматным расположением. Работа выполнена для диапазона чисел Рейнольдса Re = 1,78×103–1,87×104 и для углов атаки θi-j = 0°–360°. Результаты моделирования показали, что коэффициент гидродинамического сопротивления коридорных и шахматных пучков труб каплевидной формы примерно на 30,64–56,27% и 51,6–58,77% меньше, чем у коридорных и шахматных пучков круглых труб соответственно. Выявлено, что наименьшие значения гидродинамического сопротивления были достигнуты для случая 6 (θ1-5 = 0°, θ6-10 = 330°, θ11-15 = 30°, θ16-20 = 0°). Разработана формула для расчета коэффициента гидродинамического сопротивления для случая «6» с максимальным отклонением 0,48 %.

Ключевые слова:

каплевидная труба, круглая труба, теплообменник, коэффициент гидродинамического сопротивления, численное исследование, энергоэффективный пучок труб, CFD, Ansys Fluent

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. С. 50–69.
  2. Дееб Р. Сравнительный анализ характеристик теплообмена и гидравлического сопротивления круглых и некруглых труб // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2021. Т. 201. № 3. C. 64–69.
  3. Horvat A., Leskovar M., Mavko B. Comparison of heat transfer conditions in tube bundle cross-flow for different tube shapes // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2006. Vol. 49. No. 5–6. P. 1027–1038.
  4. Borujerdi N., Lavasani A.M. Flow visualization around a non-circular tube // IJE Transactions B: Applications. 2006. Vol. 19. No. 1. P. 73–82.
  5. Deeb R., Sidenkov D.V., Salokhin V.I. Numerical investigation of thermal-hydraulic performance of circular and non-circular tubes in cross-flow // Herald of the Bauman Moscow State Technical University, Series Natural Sciences. 2021. Vol. 95. No. 2. P. 102–117.
  6. Sayed E.S.A., Emad Z.I., Osama M.M., Mohamed A.A. Effect of attack and cone angels on air flow characteristics for staggered wing shaped tubes bundle // Heat and Mass Transfer. 2015. Vol. 51. No. 51. P. 1001–1016.
  7. Терех А.М., Руденко А.И., Жукова Ю.В. Аэродинамическое сопротивление и визуализация течения вкрог одиночных труб каплеобразной формы // Инженерно-физический журнал. 2013. Т. 86. № 2. С. 358–364.
  8. 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 // Доклады Национальной академии наук Беларуси. 2018. Т. 62. № 6. С. 756–762.
  9. Bouris D., Konstantinidis E., Balabani S., Castiglia D., Bergeles G. Design of a novel, intensified heat exchanger for reduced fouling rates // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2005. Vol. 48. No. 18. P. 3817–3832.
  10. Петров К.П. Аэродинамика тел простейших форм. Москва: Факториал, 1998. 432 с.
  11. Дееб Р. Прогнозирование характеристик теплообмена в однорядных и многорядных теплообменниках с шахматным расположением каплевидных труб // Тепловые процессы в технике. 2022. Т. 14. № 9. С. 411–421. DOI: 10.34759/tpt-2022-14-9-411-421
  12. Дееб Р. Гидродинамические характеристики однорядных и многорядных теплообменников с шахматным расположением каплевидных труб // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2022. Т. 23. № 4. С. 54–71.
  13. ANSYS Fluent Reference Guide. ANSYS. Inc. Release 16.0. 2015.
  14. Жукаускас А.А. Конвективный перенос в теплообменниках. Москва: Наука, 1982. 472 с.
  15. Дееб Р. Влияние угла атаки на теплообменные и гидродинамические характеристики шахматного пучка труб каплевидной формы в поперечном обтекании // Доклады Академии наук высшей школы Российской Федерации. 2020. Т. 48. № 3. C. 21–36.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2024