Тепломасообмін при конденсації водяної пари з продуктів згорання на поверхні профільованих оребрених труб

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorТуз, Валерій Омелянович
dc.contributor.advisorTyz, V. E.
dc.contributor.advisorТуз, Валерий Емельянович
dc.contributor.departmentКафедра атомних електричних станцій і інженерної теплофізики
dc.contributor.departmentНауково-дослідна лабораторія «Теплофізичні дослідження»
dc.contributor.facultyТеплоенергетичний факультет
dc.contributor.researchgrantorНаціональний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»
dc.date.accessioned2019-10-03T11:49:58Z
dc.date.available2019-10-03T11:49:58Z
dc.date.issued2017
dc.description.abstractenFull-scale development in Ukraine of a huge potential for energy saving due to the utilization of the heat of exhaust gases of industrial power and technological units that use hydrocarbon fuels is impossible without deep cooling of these gases in condensing heat exchangers. The essence of the development is the use of condensed heat exchangers as heat exchange surfaces of finned flat-oval tubes, which are characterized by low aerodynamic drag and a reduced feeding zone of accumulation of the condensate film. In addition, the presence of a system of effective rectangular fins welded to a flat-oval tube in comparison with conventional round fins leads to an increase of the efficiency of the fin and increases the contact surface area of phases when it flowing of a vapor-gas mixture under conditions of deep utilization. For finned flat-oval surfaces that work in the conditions of vapor condensation from a gas-vapor mixture, there are no calculated ratios that can be used as the basis for the development of modern methods for heat and aerodynamic calculations and optimization of designs of surfacing condensation heat exchengers, which are based on highly developed surfaces with low aerodynamic drag. Within the framework of the research work, experimental models of steel flat-oval tubes with incomplete transverse fins are manufactured whose geometric characteristics lie in the following ranges: transverse and longitudinal dimensions of the flat-oval tube, respectively d1 = 15 mm and d2 = (30-42) mm; dimensions of the fins: height h = (20-25) mm, length l = (45-50) mm, thickness δ = (0.8-1.0) mm, pitch between fins t = (3.5-4.0 ) mm. Studies of heat and mass transfer and aerodynamic drag of surfaces from finned flat-oval tubes under conditions of condensation of water vapor from combustion products are carried out with a wide variation of their geometric characteristics and flow velocity. The influence on heat and mass exchange and drag of geometrical characteristics of surfaces and regime factors is determined. The quantitative relationship and influence of the water vapor concentration on the heat transfer intensity is determined, the optimum range of thermal and aerodynamic characteristics of the finned surfaces is established, which operate under conditions of drop - film condensation of water vapor on the surface, the mechanism of heat exchange intensification and the hydrodynamic flow of the gas - vapor mixture flow interacting with the highly developed finned surface. On the basis of complex studies, new generalizing dependencies for the calculation of heat and mass transfer and aerodynamic drag of finned surfaces from flat-oval tubes have been proposed, which expands the class of problems devoted to the condensation of water vapor from combustion products on the heat exchange surface, and their results are the basis for the development of modern methods for calculating surface condensation apparatus. Based on the results of experimental studies, engineering methods for the heat and aerodynamic calculations of surfaces from finned flat-oval tubes have been obtained for the first time. These methods allowing the development of new types of condensation surface heat recovery on a new element base in the range of flow velocity changes from 2 m/s to 20 m/s, the flow temperature of the combined vapor-gas mixture (60-130)°С, the surface temperature of the tube is (20-80)°С and the concentration of water vapor in the coolant flow (7-200) g/kg. Technical, constructive and schematic solutions for creating a surface condensation heat exchanger with reduced material and operating costs have been developed. The results of the thermoaerodynamic calculations showed that the condensation heat exchanger made from finned flat-oval pipes has a mass-dimensional characteristics of (20-25%) less than that of the heat exchanger made of a traditional round-shaped finned bimetallic tubes with the same heat power of the apparatus.uk
dc.description.abstractruПолномасштабное освоение в Украине огромного потенциала энергосбережения за счет утилизации теплоты уходящих газов промышленных энергетических и технологических установок, которые используют углеводородные топлива, невозможно без глубокого охлаждения этих газов в конденсационных теплоутилізаторах. Сущность разработки заключается в применении в конденсационных теплоутилизаторах в качестве теплообменных поверхностей оребренных плоскоовальных труб, которые характеризуются малым аэродинамическим сопротивлением и сокращенной кормовой зоной накопления пленки конденсата. Кроме того, наличие системы эффективных прямоугольных ребер, приваренных к плоскоовальной трубе по сравнению с обычными круглыми ребрами приводит к повышению эффективности оребрення и увеличивает площадь поверхности контакта фаз при омывании ее парогазовою смесью в условиях глубокой утилизации. Для ребристых плоскоовальних поверхностей, которые работают в условиях конденсации пара из парогазової смеси, отсутствуют расчетные соотношения, которые могут быть положены в основу разработки современных методов теплоаэродинамических расчетов и оптимизации конструкций поверхностных конденсационных утилизаторов на основе высокоразвитых поверхностей с низким аэродинамическим сопротивлением. В рамках выполненной научно-исследовательской работы изготовлены экспериментальные макеты из стальных плоскоовальних труб с неполным поперечным оребренням, геометрические характеристики которых лежат в диапазонах: поперечный и продольный размеры плоскоовальной трубы, соответственно d1 =15 мм и d2 = (30–42) мм; размеры ребер: высота h = (20-25) мм, длина l =(45-50) мм, толщина δ = (0,8-1,0) мм, шаг между ребрами t = (3,5-4,0) мм. Исследования тепломассообмена и аэродинамического сопротивления поверхностей из оребренных плоскоовальных труб в условиях конденсации водяного пара из продуктов сгорания проведены при широком варьировании их геометрических характеристик и скоростей потока. Определено влияние на тепломасообмен и сопротивление геометрических характеристик поверхностей и режимных факторов. Определена количественная связь и влияние концентрации водяного пара на интенсивность теплообмена, установлен оптимальный диапазон тепловых и аэродинамических характеристик оребренных поверхностей, которые работают в условиях капельно - пленочной конденсации водяного пара на поверхности, раскрыт механизм интенсификации теплообмена и характер гидродинамики потока парогазовой смеси при взаимодействии его с высокоразвитой оребреною поверхностью. На базе проведенных комплексных исследований предложены новые обобщающие зависимости для расчета тепломассообмена и аэродинамического сопротивления оребрених поверхностей из плоскоовальных труб, что расширяет класс задач, посвященных конденсации водяного пара из продуктов сгорания на теплообменной поверхности, а их результаты являются основой для развития современных методов расчетов поверхностных конденсационных аппаратов. По результатам экспериментальных исследований впервые получены инженерные методы теплового и аэродинамического расчетов поверхностей из оребренных плоскоовальных труб, которые позволяют разрабатывать новые типы конденсационных поверхностных теплоутилизаторов на новой элементной базе в диапазоне изменений скорости потока от 2 м/с до 20 м/с, температуры потока парогазової смеси 60-130°С, температуры поверхности трубы 20-80°С и концентрации водяного пара в потоке теплоносителя (7-200) г/кг. Разработаны технические, конструктивные и схемные решения по созданию поверхностного конденсационного теплоутилизатора с уменьшенными материальными и эксплуатационными расходами. Результаты теплоаеродинамических расчетов показали, что у конденсационного теплоутилизатора, выполненного из оребренных плоскоовальных труб, массогабаритные характеристики на (20-25%) меньше, чем у теплоутилизатора, выполненного из оребренних биметаллических труб круглой формы при одинаковой тепловой мощности аппаратов.uk
dc.description.abstractukПовномасштабне освоєння в Україні величезного потенціалу енергозбереження за рахунок утилізації теплоти викидних газів промислових енергетичних і технологічних установок, що використовують вуглеводневі палива, неможливе без глибокого охолодження цих газів в конденсаційних теплоутилізаторах. Сутність розробки полягає у застосуванні в конденсаційних теплоутилізаторах в якості теплообмінних поверхонь оребрені плоскоовальні труби, які характеризуються істотно меншим аеродинамічним опором та скороченною кормовою зоною накопичення плівки конденсату. Крім того, наявність системи ефективних прямокутних ребер, приварених до плоскоовальної труби, порівняно зі звичайними круглими ребрами, призводить до підвищення ефективності оребрення та збільшує площу поверхні контакту фаз при омиванні її парогазовою сумішшю в умовах глибокої утилізації. Для ребристих плоскоовальних поверхонь, що працюють в умовах конденсації пари з парогазової суміші, відсутні розрахункові співвідношення, які можуть бути покладені в основу розробки сучасних методів теплоаеродинамічних розрахунків та оптимізації конструкції поверхневих конденсаційних утилізаторів на основі високорозвинених поверхонь з низьким аеродинамічним опором. В межах виконаної науково-дослідної роботи виготовлені експериментальні макети зі сталевих плоскоовальних труб з неповним поперечним оребренням в діапазонах таких геометричних характеристик: поперечний та поздовжній розміри плоскоовальної труби, відповідно d1 =15 мм та d2 = (30–42) мм; розміри ребер: висота h = (20-25) мм, довжина l=(45-50) мм, товщина δ =(0,8-1,0) мм, крок між ребрами t = (3,5-4,0) мм. Дослідження тепломасообміну та аеродинамічного опору поверхонь з оребрених плоскоовальних труб в умовах конденсації водяної пари з продуктів згорання проведені при широкому варіюванні їх геометричних характеристик та швидкостей потоку. Визначено вплив на тепломасообмін та опір геометричних характеристик поверхонь та режимних факторів. Визначений кількісний зв'язок та вплив концентрації водяної пари на інтенсивність теплообміну, встановлений оптимальниий діапазон теплових та аеродинамічних характеристик оребрених поверхонь, що працюють в умовах крапельно-плівкової конденсації водяної пари на поверхні, розкритий механізм інтенсифікації теплообміну та характеру гідродинаміки потоку парогазової суміші при взаємодії його з високорозвиненою оребреною поверхнею. На базі проведених комплексних досліджень запропоновані нові узагальнюючі залежності для розрахунку тепломасообмину та аеродинамічного опору оребрених поверхонь з плоскоовальних труб, що розширює клас задач, присвячених конденсації водяної пари з продуктів згорання на теплообмінній поверхні, а їх результати є основою для розвитку сучасних методів розрахунків поверхневих конденсаційних апаратів. За результатами експериментальних досліджень вперше отримані інженерні методи теплового та аеродинамічного розрахунків поверхонь з оребрених плоскоовальних труб, які дозволяють розробляти нові типи конденсаційних поверхневих теплоутилізаторів на новій елементній базі в діапазоні змін швидкості потоку від 2 м/с до 20 м/с, температури потоку парогазової суміші (60-130)°С, температури поверхні труби (20-80) °С та концентрації водяних парів в потоці теплоносія (7-200) г/кг. Розроблені технічні, конструктивні та схемні рішення зі створення поверхневого конденсаційного теплоутилізатора зі зменшеними матеріальними та експлуатаційними витратами. Результати теплоаеродинамічних розрахунків показали, що у конденсаційного теплоутилізатора, виконаного з оребрених плоскоовальних труб, масогабаритні характеристики на (20-25%) менші ніж у теплоутилізатора з оребрених біметалевих труб круглої форми при однаковій тепловій потужності апаратів.uk
dc.format.page7 с.uk
dc.identifier.govdoc0115U000336
dc.identifier.other2853
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/29606
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectпрофільована оребрена трубаuk
dc.subjectпакетuk
dc.subjectконденсаціяuk
dc.subjectтепломасообмінuk
dc.subjectаеродинамічний опірuk
dc.subjectметод розрахункуuk
dc.subjectтехнологічніuk
dc.subjectконструктивніuk
dc.subjectсхемні рішенняuk
dc.subjectповерхневий конденсаційний теплоутилізаторuk
dc.titleТепломасообмін при конденсації водяної пари з продуктів згорання на поверхні профільованих оребрених трубuk
dc.title.alternativeHeat and mass transfer during condensation of water steam from the products of combustion on the surface of profilled finning tubesuk
dc.title.alternativeТепломассообмен при конденсации водяного пара из продуктов сгорания на поверхности профилированных оребренных трубuk
dc.typeTechnical Reportuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
2017_2853.pdf
Розмір:
211.69 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Анотовані описи звітів про НДР (АЕ)
Анотовані описи завершених науково-дослідних робіт КПІ ім. Ігоря Сікорського