Теплообмін та аеродинаміка пакетів труб з рівнорозвиненими зовнішньою та внутрішньою поверхнями теплоенергетики

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorРева, Сергій Анатолійович
dc.date.accessioned2019-05-21T17:25:30Z
dc.date.available2019-05-21T17:25:30Z
dc.date.issued2019
dc.description.abstractenDissertation is devoted to solving the actual problem of the development of scientific bases of creating a new type of heat transfer surfaces from the tubes banks with equaldeveloped external and internal surfaces, the implementation of which leads to significant savings in material and energy resources. Comprehensive study on the heat transfer and aerodynamic drag of banks of tubes with equaldeveloped external and internal surfaces in wide ranges of geometric and a regime characteristics was carried out. The results of a numerical study and a gas-coil visualization on the basis of which features of the formation of vortex structures and separation streams are disclosed. The generalized similarity equations for the calculation of the intensity of convective heat transfer and aerodynamic resistance with the forced flow of the coolant inside the tubes with equaldeveloped external and internal surfaces and with the external transverse flow of their staggered banks by the coolant are obtained, taking into account both geometric characteristics tubes and the location of tubes in staggered bank and regime parameters. The methods of thermal and aerodynamic calculations of tubes banks with equaldeveloped external and internal surfaces are proposed, on the basis of which the development of a type of regenerators-air type heaters of a new type has been executed.uk
dc.description.abstractruДиссертация посвящена решению актуальной задачи разработки и обоснования научных основ создания теплообменных поверхностей нового типа из пакетов труб с равноразвитыми внешней и внутренней поверхностями, внедрение которых приводит к существенной экономии материальных и энергетических ресурсов. В работе выполнены комплексные экспериментальные и численные исследования теплообмена и аэродинамики внутри труб с равноразвитыми внешней и внутренней поверхностями, при внешнем поперечном обтекании шахматных пакетов таких труб в широких диапазонах их геометрических и режимных характеристик, актуальных для теплообменного оборудования. При проведении исследований был применен комплексный подход к моделированию процессов переноса, который охватывал использование экспериментальных методов исследования теплообмена и аэродинамики на аэродинамических стендах, а также методы численного моделирования. По результатам экспериментальных исследований была проведена валидация методики численного моделирования течения внутри винтообразных труб. Коэффициенты конвективного теплообмена определялись по результатам измерений распределения температур поверхности винтообразных труб на основе методов полного теплового моделирования с применением электрообогрева. При внешнем обтекании пакетов винтообразных труб питание электронагревателей всех труб осуществлялось переменным током с независимым подключением каждого поперечного ряда. Источниками тока служили автотрансформаторы типа РНШ. Питание калориметра осуществлялось отдельно от других труб пакета. Аэродинамическое сопротивление при вынужденном течении внутри винтообразных труб и при обтекании их шахматных пакетов определялись по результатам измерения перепадов давлений. В ходе исследований особенностей течения при внешнем обтекании пакетов винтообразных труб применялся также метод поверхностной визуализации потока с помощью саже-керосиновой смеси. При течении теплоносителя внутри винтообразных труб обнаружено три типа вихревых структур, которые в значительной степени определяют интенсивность переноса теплоты и импульса. Показано, что длина начального участка тепловой стабилизации значительно меньше, чем в круглой гладкой трубе и составляет l ≈ (3…4)·d при вынужденном турбулентном режиме течения. Определены безразмерные геометрические характеристики труб с равноразвитой поверхностью, их влияние на интенсивность переноса теплоты и импульса внутри таких труб, на основании которых получены обобщающие уравнения для расчета внутреннего теплообмена и аэродинамического сопротивления, которые обеспечивают достаточную для инженерных практики точность расчетов. Представленные результаты визуализации течения теплоносителя при поперечном обтекании шахматных пакетов труб с равноразвитой поверхностью получены экспериментальным и численным методами. Обнаружено существование на поверхности лобовых участков винтообразных впадин подковообразных вихрей, которые взаимодействуют с основным потоком, обтекающим винтообразную трубу, и отрываются вместе с ним за миделевым сечением, образуя в следе сложные трехмерные вихревые структуры. В конечном итоге, все это приводит к повышению уровня возмущения потока в межтрубном пространстве пакета, и, как следствие, интенсивности теплообмена. Получены обобщенные уравнения подобия для расчета интенсивности конвективного теплообмена и аэродинамического сопротивления при внешнем обтекании поперечным потоком их шахматных пакетов, учитывающие как геометрические характеристики поверхности, так и расположения труб в шахматных пакетах и режимных параметрах. Разработаны инженерные методики расчета теплообмена и аэродинамического сопротивления в теплообменниках, которые выполнены в виде пакетов труб с равноразвитой поверхностью. Показано, что использование таких поверхностей в теплообменниках типа «газ – газ» позволяет значительно повысить уровень переданного теплового потока и, как следствие, уменьшить массу и длину труб в 1,9…2,3 раза. Это позволяет разработать новые регенераторы-воздухоподогреватели ГТУ с высокими степенями регенерации при этом не изменяя существующие технологии сборки теплообменных устройств, монтажное оборудование и фундаменты на которые они устанавливаются, а также повышение коэффициента полезного действия ГТУ регенеративного цикла.uk
dc.description.abstractukДисертація присвячена вирішенню актуального завдання розробки наукових засад створення теплообмінних поверхонь нового типу з пакетів труб з рівнорозвиненими зовнішньою та внутрішньою поверхнями, впровадження яких призводить до суттєвої економії матеріальних та енергетичних ресурсів. В роботі виконані комплексні експериментальні та чисельні дослідження теплообміну та аеродинаміки всередині труб з рівнорозвиненими зовнішньою та внутрішньою поверхнями та при зовнішньому поперечному омиванні їх шахових пакетів в широких діапазонах їх геометричних та режимних характеристик. Представлені результати чисельного дослідження та саже-гасової візуалізації на основі яких розкриті особливості утворення вихрових структур та відривних потоків. Отримані узагальнені рівняння подібності для розрахунку інтенсивності конвективного теплообміну та аеродинамічного опору при вимушеній течії всередині гвинтоподібних труб та при зовнішньому омиванні поперечним потоком їх шахових пакетів, що враховують як геометричні характеристики поверхні, так і розташування труб в шахових пакетах та режимних параметрів. Запропоновані методики теплового і аеродинамічного розрахунків пакетів труб з рівнорозвиненими зовнішньою та внутрішньою поверхнями, на основі яких виконана розробка типоряду регенераторів-повітропідігрівачів нового типу.uk
dc.format.page27 с.uk
dc.identifier.citationРева, С. А. Теплообмін та аеродинаміка пакетів труб з рівнорозвиненими зовнішньою та внутрішньою поверхнями теплоенергетики : автореф. дис. … канд. техн. наук. : 05.14.06 – технічна теплофізика та промислова теплоенергетика / Рева Сергій Анатолійович. – Київ, 2019. – 27 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/27609
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectгвинтоподібна трубаuk
dc.subjectрівнорозвинена поверхняuk
dc.subjectтеплообмінuk
dc.subjectаеродинамічний опірuk
dc.subjectчисельне моделюванняuk
dc.subjectрегенератор-повітропідігрівачuk
dc.subjectефективністьuk
dc.subjecthelical tubeuk
dc.subjectequaldeveloped surfaceuk
dc.subjectheat transferuk
dc.subjectaerodynamic resistanceuk
dc.subjectnumerical studyuk
dc.subjectregenerators-air type heatersuk
dc.subjectefficiencyuk
dc.subjectвинтообразная трубаuk
dc.subjectравноразвитая поверхностьuk
dc.subjectтеплообменuk
dc.subjectаэродинамическое сопротивлениеuk
dc.subjectчисленное моделированиеuk
dc.subjectрегенератор-воздухоподогревательuk
dc.subjectэффективностьuk
dc.subject.udc536.245:533.6.08]:532.55(043.3)uk
dc.titleТеплообмін та аеродинаміка пакетів труб з рівнорозвиненими зовнішньою та внутрішньою поверхнями теплоенергетикиuk
dc.typeThesisuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Reva_aref.pdf
Розмір:
1.88 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.06 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Автореферати (АЕ)
Автореферати (вільний доступ)