Интенсификация теплообмена в аппаратах холодильных и криогенных установок

9 / 11

Интенсификация теплообмена в аппаратах холодильных и криогенных установок
Инженерный журнал: наука и инновации # 5·2017 9
На графике кривыми отмечены изменения коэффициента тепло-
передачи и гидравлических потерь, рассчитанные по критериальным
зависимостям; нанесены значения гидравлических потерь (прямо-
угольники) и коэффициентов теплопередачи (большие окружности),
рассчитанные в ANSYS 14 Fluent (учебная версия).
Подводя итоги работы, следует отметить, что вставки для интен-
сификации теплообмена позволяют уменьшить массогабаритные ха-
рактеристики кожухотрубных теплообменных аппаратов.
Усложнение внутритрубной геометрии канала приводит, с одной
стороны, к увеличению теплообменных характеристик, с другой —
к увеличению гидравлических потерь, поэтому заключение о примене-
нии усложнений поверхности можно составить только по результатам
расчета. При переходе от обычной трубы к трубе со стержнем в виде
четырехконечной звезды гидравлические потери возрастают более чем
в 3 раза. В случае дальнейшего усложнения геометрии канала наблюда-
ется возрастание гидравлических потерь (см. рис. 4). При увеличении
числа ребер количество передаваемой теплоты начинает уменьшаться.
С дальнейшим усложнением геометрии внутритрубного пространства
режим течения изменяется на ламинарный, а количество передаваемой
теплоты уменьшается. Для условий, заданных в настоящей статье, оп-
тимальным вариантом является вставка стержня в виде шестиконечной
звезды, так как последующее усложнение геометрии значительно силь-
нее увеличивает гидравлические потери, чем передаваемую теплоту.
Интерес представляет моделирование процессов в каналах сложной
геометрии и сравнение полученных результатов с расчетными.
ЛИТЕРАТУРА
[1] Глухарев А.С. Повышение эффективности теплообменных аппаратов за
счет оребрения внутритрубного пространства. Молодежный научно-техни-
ческий вестник, 2017, № 1. URL:
[2] Дрейцер Г.А., Исаев С.А., Лобанов И.Е. Расчет конвективного теплообмена в
трубе с периодически расположенными поверхностными турбулизаторами
потока. Теплофизика высоких температур, 2005, т. 43, № 2, с. 223–230.
[3] Красникова О.К. Способы интенсификации теплообмена при вынужден-
ной конвекции в аппаратах криогенных систем. Москва, ЦИНТИхимнеф-
темаш, 1990, 36 с.
[4] Кишкин А.А., Краев М.В., Зуев А.А. Интенсификация теплообмена. Вест-
ник сибирского государственного аэрокосмического университета
им. академика М.Ф. Решетнева, 2005, № 3, с. 130–134.
[5] Пшенин В.В., Коршак А.А. Новые критериальные уравнения для числа
Нуссельта при вынужденной конвекции в трубах. Записки горного инсти-
тута, 2012, т. 195, с. 78–80.
[6] Архаров И.А., Александров А.А., Навасардян Е.С. Примеры и задачи по цик-
лам криогенных систем. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009.