ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КРИВИЗНЫ КАНАЛА ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА НА ТЕПЛООБМЕН

Обложка


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Проведено численное исследование влияния кривизны участка теплообменного аппарата на теплообмен с ис- пользованием программных комплексов Salome Meca и Code Saturne, выполнена верификация численной модели путем сравнения с результатами экспериментальных данных других исследователей без учета теплообмена. Решение проведено для средней скорости потока, равной 11 м/с. Для исследования влияния на теплообмен кривиз- ны канала построена расчетная область в виде участков теплообменного аппарата одинаковой длины с различны- ми радиусами поворота. Для дискретизации расчетной области использованы тетраэдральные расчетные сет- ки, содержащие около 850 тыс. элементов с локальным измельчением вблизи поверхности канала. В результате моделирования получены значения температуры потока на выходе из каналов. Выявлено, что конструкция канала теплообменного аппарата влияет на его теплоотдачу, а также получены данные о применимости различных мо- делей турбулентности к этому типу задачи.

Полный текст

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
×

Об авторах

Екатерина Николаевна МЕНЯЛКИНА

Самарский государственный технический университет

Email: vestniksgasu@yandex.ru

Анна Александровна ЦЫНАЕВА

Самарский государственный технический университет

Email: vestniksgasu@yandex.ru

Список литературы

  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).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© МЕНЯЛКИНА Е.Н., ЦЫНАЕВА А.А., 2016

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах