NUMERICAL INVESTIGATION OF INFLUENCE OF HEAT EXCHANGER СHANNEL CURVATURE ON HEAT TRANSFER

Cover Page


Cite item

Full Text

Abstract

In this paper the infl uence of the curvature of the portion of the heat exchanger on heat exchange with the use of software systems Salome Meca and Code Saturne is numerically studied the verifi cation of the numerical model by comparing with experimental data of other researchers without taking into account heat exchange is made. The solution is held for an average fl ow rate equal to 11 m/s. To investigate the infl uence on heat transfer of the curvature of the channel carried out the construction of the computational domain in the form of the heat exchanger of the same length with diff erent turn radius. For discretization of the computational domain were used tetrahedral grids containing approximately 850 thousand of elements with local refi nement near the surface of the channel. As a result of simulation values of the fl ow temperature at the outlet of the channels are obtained. It is revealed that the design of heat exchanger channel, of course, aff ects the heat transfer, as well as data on the applicability of diff erent turbulence models for this type of task are collected.

Full Text

Введение Теплообменные аппараты по способу передачи тепла делятся на регенеративные и рекуперативные, являющиеся поверхностными, которые наиболее распространены в системах теплогазоснабжения, вентиляции и кондиционирования (ТГВ) [1-3]. Также получили распространение смесительные аппараты и устройства с электрическим подогревом. В рекуперативном теплообменнике горячий и холодные теплоносители движутся в разных каналах, между которыми происходит теплообмен. Конструкции наиболее распространённых теплообменных аппаратов, применяемых в системах теплогазоснабжения и вентиляции, зачастую имеют повороты каналов, которые влияют на гидравлические и аэродинамические характеристики аппаратов. Так как гидравлическое сопротивление канала оказывает пропорциональное влияние на теплоотдачу [4-7], то одной из актуальных задач повышения теплогидравлической эффективности теплообменных аппаратов становится выявление влияния на теплообмен кривизны канала. Проведение экспериментальных исследований по влиянию на теплообмен турбулентного потока кривизны канала связано со значительными материально-техническими затратами. В этой связи данная работа посвящена исследованию влияния конструкции участка рекуперативного теплообменного аппарата на теплоотдающую спо- 135 Градостроительство и архитектура | 2016 | № 4 (25) Е.Н. Менялкина, А.А. Цынаева собность нагретой поверхности с помощью численного моделирования [8, 9]. Верификация численного исследования Численное моделирование проводилось с помощью программных комплексов Salome [10] и Code Saturne [11], которые имеют открытую лицензию. С целью проверки адекватности выбранных методов численного исследования и используемых программных средств (Salome, Code Saturne) [10, 11] была выполнена их верификация путем сравнения результатов численного моделирования с экспериментальными данными Choi У.Д. [12] исследования влияния центробежных сил на структуру потока в криволинейном канале. Экспериментальный участок (рис. 1) представляет собой искривленный канал квадратного сечения со стороной, равной 88,9 мм, и радиусом изгиба. Прямой участок на входе канала равен 88,9 мм, и здесь наблюдается развитое турбулентное течение. Эксперимент проведен для воздуха с параметрами Рис. 1. Экспериментальный участок D = 88.9
×

About the authors

Ekaterina N. MENYALKINA

Samara State Technical University

Email: vestniksgasu@yandex.ru

Anna A. TSINAEVA

Samara State Technical University

Email: vestniksgasu@yandex.ru

References

  1. Карташова А.О., Кортяева Д.О., Кулясова К.Е., Цынаева А.А. Исследование работы сплит-системы в режиме подогрева (тепловой насос) // Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитектура. 2015. № 1(18). С. 90-99. DOI:10.17673/ Vestnik.2015.01.14.
  2. Инчин В.В., Менялкина Е.Н., Шеина В.Ю., Цынаева А.А. Исследование параметров микроклимата помещения при работе сплит-системы в режиме теплового насоса // Вестник УлГТУ. 2015. №1. C. 60-64.
  3. Байгалиев Б.Е., Щелчков А.В., Яковлев А.Б., Гортышов П.Ю. Теплообменные аппараты: учебное пособие. Казань: Изд-во гос. техн. ун-та, 2012. 180 с.
  4. Жукаускас А.А., Калинин Э.К. Интенсификация теплообмена: Тематический сборник. Успехи теплопередачи. Вильнюс: Мокслас, 1988. 188 с.
  5. Дзюбенко Б.В., Кузма-Кичта Ю.А., Леонтьев А.И., Федик И.И., Холпанов Л.П. Интенсификация тепло- и массообмена на макро-, микро- и нано- масштабах. М.: ФГУП ЦНИИАТОМИНФОРМ, 2008. 532 с.
  6. Гортышов Ю.Ф., Попов И.А., Олимпиев В.В., Щелчков А.В., Каськов С.И. Теплогидравлическая эффективность перспективных способов интенсификации теплоотдачи в каналах теплообменного оборудования. Интенсификация теплообмена: монография. Казань: Изд-во Центра инновационных технологий, 2009. 531 с.
  7. Цынаева А.А., Цынаева Е.А., Школин Е.В. Интенсификация температурной стратификации турбулентных потоков за счет использования тепловых труб // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2013. № 3-4. С. 33-38.
  8. Цынаева А.А., Цынаева Е.А. Моделирование задач теплообмена и гидрогазодинамики с помощью свободного программного обеспечения // Вестник Ульяновского государственного технического университета. 2014. №4. C. 42-45.
  9. Белоцерковский О.М. Численное моделирование в механике сплошных сред. М.: Физматлит, 1994. 436 с.
  10. SALOME Platform. URL: http://salomeplatform.org (дата обращения: 08.12.2015).
  11. Code_Saturne. URL: http://codesaturne.org/cms (дата обращения: 08.12.2015).
  12. Страница данных эксперимента, Case 06: http:// cfd.mace.manchester.ac.uk (дата обращения: 08.12.2015).
  13. Choi, Y.D., Moon C. & Yang, S.H. (1990). Measurment of turbulent fl ow characteristics of square duct with a 180 degree bend by not wire anemometer. International Symp. on Engineering Turbulenze modelling and measurement, (no page numbers).
  14. Choi, Y.D., Iacovides, H. & Launder, B.E. (1989). Numerical computation of turbulent fl ow in a square-sectioned deg bend. J. Fluids Engg 111, 59, (see Chang, Physico-Chem. Hydr. 4, 243, 1983 for expts.).
  15. Sotiropoulos, F. and Patel, V.C. (1993). Evaluation of some near-wall models for the reynolds-stress transport equations in a complex 3-d shear fl ow. Near wall turbulent flows, pp. 987. On-shape. URL: htt ps://cad.onshape.com/ (дата обращения: 08.10.2015).
  16. Гарбарук А.В., Стрелец М.Х., Шур М.Л. Моделирование турбулентности в расчетах сложных течений: учебное пособие. Самара: Изд-во СамГТУ, 2012. 88 с.
  17. Ковальногов Н.Н. Прикладная механика жидкости и газа. Ульяновск: Изд-во УлГТУ, 2010. 219 с.
  18. Code_Saturne 2.0 // Code_Saturne User Meeting, 2009. URL: htt p://cfd.mace.manchester.ac.uk/twiki/pub/Aster/ WebHome/ /Monfort_Code_Saturne_2.0.pdf (дата обращения: 08.10.2015).
  19. Langley Research Center: Turbulence Modeling Resource. URL: http://turbmodels.larc.nasa.gov/sst.html (дата обращения: 08.10.2015).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2016 MENYALKINA E.N., TSINAEVA A.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies