Интенсификация теплообмена в аппаратах холодильных и криогенных установок

Инженерный журнал: наука и инновации

# 5·2017 1

УДК 621.565.945.1 DOI 10.18698/2308-6033-2017-5-1618

Интенсификация теплообмена в аппаратах

холодильных и криогенных установок

МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия

Теплообменный аппарат — один из основных элементов энергетических систем.

При его проектировании важно выбрать соответствующий тип оребрения. Дан-

ную задачу следует решать на стадии проектирования установки под конкретные

режимы работы, а также условия эксплуатации. Авторами проведено аналити-

ческое исследование возможности увеличения коэффициента теплоотдачи со

стороны внутренней поверхности трубы за счет усложнения геометрии внут-

ритрубного пространства посредством установки профилированных вставок раз-

личной геометрии. С помощью критериальных уравнений получен результат, ко-

торый сопоставляется с результатами численного моделирования в программной

системе конечно-элементного анализа ANSYS Fluent. Создание численной модели

для описания и расчета теплообменных процессов позволяет достичь снижения

затрат при проектировании машин и аппаратов различных установок. Численный

эксперимент дает возможность увеличить эффективность всей системы в це-

лом.

Ключевые слова:

кожухотрубный теплообменный аппарат, интенсификация

теплообмена, коэффициент теплопередачи, сравнительный анализ, конечно-

элементное моделирование

В настоящее время известен ряд способов интенсификации теп-

лообмена за счет изменения внутренней геометрии канала. Большин-

ство из них дорогостоящие и сложные вследствие технологии изго-

товления. С точки зрения эффективности теплообмена они также не

всегда имеют преимущества.

Моделирование гидродинамических, тепломассообменных, ме-

ханических и других процессов — основа успешного проектирова-

ния машин и аппаратов, поскольку по сравнению с натурным чис-

ленный эксперимент имеет такие преимущества, как сокращенное

время эксперимента, повышенную точность полученных результатов

за счет уменьшения влияния внешних факторов — случайных и че-

ловеческого.

В статье [1] рассмотрены вопросы расчета гидродинамики и теп-

лообмена внутри трубы со сложной внутренней геометрией канала

по эмпирическим формулам. Цель настоящей работы заключается в

сопоставлении результатов, полученных с помощью критериальных

уравнений, и результатов численного моделирования в программной

системе конечно-элементного анализа ANSYS.