Розробка енергетичних і промислових систем охолодження з природною тягою на новій елементній основі
| dc.contributor.advisor | Письменний, Євген Миколайович | |
| dc.contributor.advisor | Pis’mennyi, Ye. N. | |
| dc.contributor.advisor | Письменный, Евгений Николаевич | |
| dc.contributor.degreedepartment | атомних електричних станцій і інженерної теплофізики | uk |
| dc.contributor.degreefaculty | теплоенергетичний | uk |
| dc.contributor.researchgrantor | Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут" | uk |
| dc.date.accessioned | 2016-07-11T09:06:29Z | |
| dc.date.available | 2016-07-11T09:06:29Z | |
| dc.date.issued | 2015 | |
| dc.description.abstracten | Continuous growth in cooling water shortages and increase of environmental requirements through thermal pollution is closely linked with the problem of rational use of water resources and reducing water-intensive technologies. This necessitates the usage of modern energy technologies and their upgrading with help of existing cooling systems in a variety of industries. The needs of buyers market of Ukraine in the new resource-air cooling systems can be effectively solved by the application of heat transfer surfaces with a new element base in the form of finned tubes of comfortable form of flowing. Such requirements are met by the proposed new surfaces of the bundles of flat oval tubes with an incomplete transverse fins that have no defects inherent in the known types of heat transfer surfaces of round steel and bimetallic finned tubes or steel oval tubes with planted or mechanically wrapped finning. New tubes combine a high degree of surface expansion, ideal thermal contact between the fins and tube, low aerodynamic drag and high manufacturability. As part of the applied research there are designed and manufactured laboratory models and samples of flat oval tubes with an incomplete transversal fins by using relatively cheap technologies of automated contact welding of fins to flat oval tube For the first time ever it is examined heat exchange of surface from tubes of comfortable form of flowing in conditions of forced, free convection and natural draft in a wide range of circumfluence velocities (0 - 20) m/s. As the result of of experimental studies and numerical models there are constructed flow models of finned surface under free convection and natural draft under low circumfluence velocities. The structure of the flow in the near trail for finned tube and tube bearing surfaces and edges within boundary layers identified on the working surfaces of the field of flow separation. There are received new systems of general relations for the calculation of heat transfer and aerodynamic drag in the conditions of low-velocity of tubes flow, that take into account the geometric characteristics of tubes and stepper characteristics of packages, free convection and natural draft. To change a parameter of fins from 0.2 to 0.65 it is proposed a new, more advanced and more accurate formula for calculating the efficiency ratio of the rectangular fin of flat oval tube. To confirm the ideas applied in the design of flat oval tubes with an incomplete transverse fins on the basis of experimental data on heat transfer of bundles of these tubes and to verify the approach to the synthesis of results and reliability of the generalized empirical relationships for calculation of heat transfer coefficients and the efficiency coefficient of fins it was designed and manufactured layout of module of „dry” air cooler. On this module there were conducted laboratory thermal tests. Tests of coolant and experimental results of heat and aerodynamic characteristics of bundles of flat oval tubes with fins showed the competitiveness of such tubes when being used as the surface in heat exchange systems for „dry” cooling processed products, both in terms of forced convection, at low air circumfluence velocities and under free convection and natural draft. According to the research there are created new methods of calculation of heat transfer and aerodynamic drag of surfaces of the flat oval tubes with an incomplete transverse fins intended for the „dry” systems of cooling of technological products. Created methods are based on empirical distributions dependencies and are designed for heat exchangers of "dry" cooling systems (type "gas-liquid"), which operate in a forced, free convection and natural draft. Results of testing and heat aerodynamic calculations have shown that in case of use of flat oval tubes with an incomplete transverse fins it is possible to increase compactness, to reduce size and weight in comparison with existing conventional types of finned tubes which are used in "dry" cooling systems of various technological products (25-30)% due to the high heat transfer properties of the proposed tubes. | uk |
| dc.description.abstractru | Непрерывный рост дефицита охлаждающей воды и усиление экологических требований из за теплового загрязнения окружающей среды тесно связано с решением проблемы рационального использования водных ресурсов и сокращения водоемких технологий. Это обусловливает необходимость использования современной энерготехнологии и модернизации с их помощью существующих систем охлаждения в различных производствах. Потребности рынка Украины в новых ресурсосберегающих системах воздушного охлаждения можно эффективно решить путем применения теплообменных поверхностей с новой элементной базой в виде оребрених труб удобообтекаемой формы. Таким требованиям отвечают поверхности из плоскоовальних труб с неполным поперечным оребрением, которые не имеют недостатков, присущих известным типам теплообменных поверхностей из круглых стальных и биметаллических оребрених труб, или стальных овальных труб, с насаженным или механически навитым оребрением. Такие трубы совмещают в себе высокую степень развития поверхности, идеальный термический контакт между ребрами и трубой, низкое аэродинамическое сопротивление и высокую технологичность. В рамках прикладной научно-исследовательской работы разработаны и изготовлены лабораторные макеты-образцы плоскоовальних труб с неполным поперечным оребрением с помощью относительно дешевой технологии автоматизированной контактной сварки прямоугольных ребер к плоскоовальной трубе. Впервые исследован теплообмен поверхности из труб удобообтекаемой формы в условиях вынужденной, свободной конвекции и естественной тяги в широком диапазоне скоростей омывания (0 - 20) м/с. По результатам экспериментальных и численных исследований построены модели обтекания оребренной поверхности в условиях свободной конвекции и естественной тяги при малых скоростях омовения. Определена структура течения в ближнем следе за оребренной трубой и на поверхностях несущей трубы и ребрах в пределах пограничных слоев, обнаруженные на рабочих поверхностях области отрыва потока.Непрерывный рост дефицита охлаждающей воды и усиление экологических требований из за теплового загрязнения окружающей среды тесно связано с решением проблемы рационального использования водных ресурсов и сокращения водоемких технологий. Это обусловливает необходимость использования современной энерготехнологии и модернизации с их помощью существующих систем охлаждения в различных производствах. Потребности рынка Украины в новых ресурсосберегающих системах воздушного охлаждения можно эффективно решить путем применения теплообменных поверхностей с новой элементной базой в виде оребрених труб удобообтекаемой формы. Таким требованиям отвечают поверхности из плоскоовальних труб с неполным поперечным оребрением, которые не имеют недостатков, присущих известным типам теплообменных поверхностей из круглых стальных и биметаллических оребрених труб, или стальных овальных труб, с насаженным или механически навитым оребрением. Такие трубы совмещают в себе высокую степень развития поверхности, идеальный термический контакт между ребрами и трубой, низкое аэродинамическое сопротивление и высокую технологичность. В рамках прикладной научно-исследовательской работы разработаны и изготовлены лабораторные макеты-образцы плоскоовальних труб с неполным поперечным оребрением с помощью относительно дешевой технологии автоматизированной контактной сварки прямоугольных ребер к плоскоовальной трубе. Впервые исследован теплообмен поверхности из труб удобообтекаемой формы в условиях вынужденной, свободной конвекции и естественной тяги в широком диапазоне скоростей омывания (0 - 20) м/с. По результатам экспериментальных и численных исследований построены модели обтекания оребренной поверхности в условиях свободной конвекции и естественной тяги при малых скоростях омовения. Определена структура течения в ближнем следе за оребренной трубой и на поверхностях несущей трубы и ребрах в пределах пограничных слоев, обнаруженные на рабочих поверхностях области отрыва потока. Получены новые системы обобщающих соотношений для расчета теплоотдачи и сопротивления в условиях малых скоростей обтекания труб, учитывающие геометрические характеристики труб и шаговые характеристик пакетов, свободной конвекции и естественной тяги. Для области изменения параметра ребра от 0,2 до 0,65 предложена новая, более усовершенствованная и более точная формула для расчета коэффициента эффективности прямоугольного ребра плоскоовальной трубы. Для подтверждения идей, заложенных в конструкцию плоскоовальной трубы с неполным поперечным оребрением, на основании экспериментальных данных по теплообмену пакетов из таких труб, для проверки правильности подхода к обобщению полученных результатов и достоверности обобщенных эмпирических зависимостей для расчета коэффициентов теплоотдачи и коэффициента эффективности ребра спроектирован и изготовлен макет модуля „сухого” воздушного охладителя. На изготовленном модуле проведены лабораторные теплотехнические испытания. Испытания охладителя и результаты экспериментального исследования теплоаеродинамических характеристик пакетов плоскоовальних оребрених труб показали конкурентоспособность таких труб при использовании их в качестве поверхностей теплообмена для систем „сухого” охлаждения технологических продуктов, как в условиях вынужденной конвекции при малых скоростях омывания воздухом, так и в условиях свободной конвекции и естественной тяги. По результатам исследований созданы новые методы расчетов теплообмена и аэродинамического сопротивления поверхностей из оребрених плоскоовальних труб, предназначенных для „сухих” систем охлаждения технологических продуктов. Созданные методы базируются на эмпирических обобщенных зависимостях и предназначены для теплообменных аппаратов „сухих” систем охлаждения (типу „газ-жидкость”), которые работают при вынужденной, свободной конвекции и естественной тяги. Результаты испытаний и теплоаеродинамических расчетов показали, что в случае использования оребренных плоскоовальных труб можно повысить компактность, уменьшить габариты и массу по сравнению с существующими традиционными типами ребристых труб, которые используются в системах „сухого” охлаждения различных технологических продуктов на (25-30) % за счет высоких теплопередающих свойств предлагаемых труб. | uk |
| dc.description.abstractuk | Безперервне зростання дефіциту охолоджуючої води і посилення екологічних вимог через теплове забруднення довкілля тісно пов'язано з вирішенням проблеми раціонального використання водних ресурсів та скорочення водоємних технологій. Це обумовлює необхідність використання сучасних енерготехнологій та модернізації за їх допомогою існуючих систем охолодження у різноманітних виробництвах. Потреби ринку України в нових ресурсозберігаючих системах повітряного охолодження можна ефективно вирішити шляхом застосування теплообмінних поверхонь з новою елементною базою у вигляді оребрених труб зручнообтічної форми. Таким вимогам відповідають запропоновані нові поверхні з пакетів плоскоовальних труб з неповним поперечним оребренням, що не мають вад, які притаманні відомим типам теплообмінних поверхонь з круглих сталевих та біметалічних оребрених труб, або сталевих овальних труб з насадженим чи механічно навитим оребренням. Нові труби поєднують в собі високий ступінь розвинення поверхні, ідеальний термічний контакт між ребрами і несною трубою, низький аеродинамічний опір та високу технологічність. В рамках прикладної науково-дослідної роботи розроблені та виготовлені лабораторні макети-зразки плоскоовальних труб з неповним поперечним оребренням за допомогою відносно дешевої технології автоматизованого контактного приварювання прямокутних ребер до плоскоовальної труби. Уперше досліджений теплообмін поверхні з труб зручнообтічної форми в умовах вимушеної, вільної конвекції та природної тяги в широкому діапазоні швидкостей омивання (0 – 20) м/с. За результатами експериментальних та числових досліджень побудовані моделі обтікання оребреної поверхні в умовах вільної конвекції та природної тяги при малих швидкостях потоку. Визначена структура течії у ближньому сліді за оребреною трубою та на поверхнях плоскоовальної труби і ребрах у межах пограничних шарів, виявлені на робочих поверхнях області відриву потоку.Отримані нові системи узагальнюючих співвідношень для розрахунку тепловіддачі та опору в умовах малих швидкостей обтікання труб, які враховують геометричні характеристики труб та крокові характеристик пакетів, вільної конвекції та природної тяги. Для області змінення параметра ребра від 0,2 до 0,65 запропонована нова, більш вдосконалена і точніша формула для розрахунку коефіцієнта ефективності прямокутного ребра плоскоовальної труби. Для підтвердження ідей, закладених в конструкцію плоскоовальної труби з неповним поперечним оребренням, на підставі експериментальних даних з теплообміну пакетів з таких труб, для перевірки правильності підходу до узагальнення отриманих результатів і достовірності узагальнених емпіричних залежностей для розрахунку коефіцієнтів тепловіддачі та коефіцієнта ефективності ребра спроектований та виготовлений макет модуля „сухого” повітряного охолоджувача. На виготовленому модулі проведені лабораторні теплотехнічні випробування. Випробування охолоджувача та результати експериментального дослідження теплоаеродинамічних характеристик пакетів плоскоовальних оребрених труб показали конкурентоспроможність таких труб при використанні їх в якості поверхонь теплообміну для систем „сухого” охолоджування технологічних продуктів, як в умовах вимушеної конвекції при малих швидкостях омивання повітрям, так і в умовах вільної конвекції та природної тяги. За результатами досліджень отримані нові методи розрахунків теплообміну і аеродинамічного опору поверхонь з оребрених плоскоовальних труб, які призначені для „сухих” систем охолодження технологічних продуктів. Створені методи, які базуються на емпіричних узагальнених залежностях призначені для теплообмінних апаратів „сухих” систем охолодження (типу „газ-рідина”), що працюють при вимушеної, вільної конвекції та природної тяги. Результати випробувань та теплоаеродинамічних розрахунків показали, що в разі використання оребрених плоскоовальних труб можна підвищити компактність, зменшити габарити і масу, порівняно з існуючими традиційними типами ребристих труб, які використовуються в системах „сухого” охолодження різних рідинних продуктів на (25-30) % за рахунок високих теплопередавальних властивостей пропонованих труб. | uk |
| dc.format.page | 8 с. | uk |
| dc.identifier | 2726-п | |
| dc.identifier.govdoc | 0114U000561 | |
| dc.identifier.uri | https://ela.kpi.ua/handle/123456789/16977 | |
| dc.language.iso | uk | uk |
| dc.publisher | НТУУ "КПІ" | uk |
| dc.publisher.place | Київ | uk |
| dc.status.pub | published | uk |
| dc.subject | системи охолодження | uk |
| dc.subject | труби | uk |
| dc.subject | потік | uk |
| dc.subject | оребрені плоскоовальні труби | uk |
| dc.title | Розробка енергетичних і промислових систем охолодження з природною тягою на новій елементній основі | uk |
| dc.title.alternative | Development of energy and industrial cooling systems with natural draft which based on a new element base | en |
| dc.title.alternative | Разработка энергетических и промышленных систем охлаждения с естественной тягой на новой элементной основе | ru |
| dc.type | Technical Report | uk |
| thesis.degree.level | - | uk |
Файли
Контейнер файлів
1 - 1 з 1
Ліцензійна угода
1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
- Назва:
- license.txt
- Розмір:
- 7.71 KB
- Формат:
- Item-specific license agreed upon to submission
- Опис: