автореферат диссертации по энергетике, 05.14.04, диссертация на тему:Экспериментальное исследование тепловых и аэродинамических характеристик пучков с перекрестным расположением труб

ОД МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ 01КРШЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

,ПР 1933

на правах рукописи АДДРАХЫАНОВ Рашид Кайдешевич

621.18.02

ЗКЕПЕРЙШГАЛЬНОЕ ШЗВДОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ И АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПУЧКОВ С ПЕРЕКРЕСТНЫЙ РАСПОЛОШИЕМ ТРУБ

05.14.04. Промышленная теплоэнергетика

05.14.16. Технические средства защиты окружающей срэда (промьшленность)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кавдидата технических наук

Иосква - 1993

Работа выполнен^ на кафедре "Теплотехника и котельные установки" Московского игазнарно-строительного института.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

'./ Б.А.ПерЫязсов . Официальные оппоненты: доктор технических наук А.Ф.Редысо

каадвдаг технических наук, доцент В'.В.Авчухов Ведущая организация: ТООП Энергобумпрои

Зацита диссертации состоится "" -1 %\ 1993 г.

в аудитории № , час» на заседании сйециалиаированного

Совета К.053.20.01 Московского государственного открытого университета. | ,

Отзывы на автореферат в 2-х опсаишшрах, заверенных печать» учреждения, просим направлять по адресу: Л 129278, г. Иосква, уд. П.Корчагина,22,ксн.211

С диссергареВ жв» ознакомиться в библиотеке университета. Афтор®$ер®* разослан * М, * 1993

Учаша секретарь шиз?»гагазров*вгж>го Совета -кацдвдю «еюяявкасюс наук, доцент

Антонов А.Я.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

л Актуальность работы. Трубчатые теплообменные поверхности широ-' j!0 используются во многих отраслях лромыиленности и энергетики. Гладкотрубный пучок является основой для создания наиболее компактных форл поверхностей теплообмена - продольное (мембранное) и поперечное орёбрение труб. Поэтому наряду с исследованиями компактных оребренных поверхностей теплообмена, необходимо осуществлять поиск более эффективного способа размещения труб в гладкотрубном пучке {по сравнений с традиционными компововкамп-корздорйой и шахматной). . . " , Повкзегшэ компактности теплосбмэнных поверхностей неразрывно

связано "с пошдениём их,энергетической эффективности. Как известно, ; энергетическДя эффективность теллосбмэнноП поверхности определяется тепло ни«! и аэродинамическими характеристиками ¿¿ элементов, а такте организацией внеанего течения. Для гладкотрубных пучков суцест-'■ венное значение имеет ваадакд.е расположение труб -.компоновка труб-7 кого пучка й расстояния ме<зду трубки, который могут заметно влиять на организацию течения в межтрубних каналах и на элементах трубного пучка. В связи с этим исследования компактшх поверхностей теплообм менаипонскболееэффгптивного способа размещения труб в пучке - является решением комплексной задачи, а той числе увеличения средней теплоотдачи при сравнительно малом росте аэродинамического con-' .; ротйвлёнил..поверхности теплообмена. .'..

, Цель работы - получить - экспериментальшё данные и аналитичес-

. кио зависимости длй теплоотдачи и аэродинамических сопротивлений перакрестно-коридо|!ных поперечно обтекаемых трубных пучков и выявить

■ наиболее энергетически эй^зкттшо кокпоновочше репения.

Научная новизна забота. Разработан новый энергетически эффек-ткшый. способ размещения труб в .гладкотрубном пучке, получен экспе-. р!з.;еиталыай материал по тепловым и;'аэрод:шашческим характеристи-. хам для теплообменникрй с перекрестно-коридорной компоновкой труб-

■ коЯ резетки,'обнаружена ярко выраяенная трехмерность обтекания та-к;сс пучков. Впергкй получены[ экспериментальные данные по теплоотда-

. . 45- л аэродинамическому сопротивлению пучкоа с рассвченним перекрест- но-коридорннм рагмецением труб в пучке при различных геометрических параметрах, обнаружат неекмметрач течения и теплообмена.

'-','= Предложены .зависимости для расчета тепловых и аэродинамических .г.'характеристик пучков с перекрестны?-! расположением труб. '■•'.; Проведен анализ.« сопоставление энергетической эффективности

исследованных пучков) и пучков с традиционной компоновкой-корвдор-ной и шахматной. уг''■:/•'■■.•■■.■ ^ Л'

Практическая ценность, Представленные в диссертации результаты могут быть использованы при конструировании высокоэффективных и компактных трубчатьЬс теплообменных аппаратов, теплообменных устройств используемых в >евтоэнер^етйкв, работающих в условиях больших тепловых Нагрузок (э^номайзвры, .¿алорифёры;; воЗдухо^ох^вагага -котельных установок), при разработке расчетных моделей перекрест- Е ных пучков с иными вариациями геометрических параметров.

Разработано яшгрвоё решение ¿6 компойойкй ^гду^йода^мта- -ля с перекрестной трубной решеткой для парового котла КЕ-10-14.

Апробация работа. Материалы и отдельные разделы диссертации доложены и обсуадены на научно-методических семинарах кафедртегиЬ«-техники й котельных установок ЦзшшограДского и Московского юна- Г нернЬ^трЬотельдах институтЬв, Тешгатехйшей Тверского пдл^здайчес-кого института, та нау^-гтехюиеской конфере1здии "Пути ускорения: . строительного комплекса" (г.Целиноград, 1990Г* зоиальни семинарах "Новые репения в конструировваш!, проектировании и эксплуатации систем тешоснабкения" (г.П&нза, 1991 и 1992 г.5, яаучю^ехнйчес-кой конференции Туркменского политехнического института (г-Ашхабад, 1992 г.). ';'■;■■'■'• • ' '•... •?>//-;.

Структура и объем работы. Диссертация изложена стр.мавшно-

писного текста, иллюстрирована ¿ГУ рисунками и состоит из ведения, четырех глав, заключения, списка литературы из наименований и приложений. у'.у.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 работ. На защиту выносятся: у- ■

- методика и результаты лабораторных и теоретических исследований тепловых И аэродинамических характеристик поперечнообтекаешх пучков с перекрестным расположением труб; : .. -

- схемы компоновочных р&аейиЙ воздухоподогревателей с перекрестим трубным расположением в газоходах котла; ' :

- технико-экономическая оценка их применения.

; • содешние .

* : Во введении обоснована актуальность. тёМы, дана общая характеристика работы, обоснована необходимость комплексного исследования теплоотдачи, аэродинамических характеристик трубных пучков с нетрадиционными компоновочными решениями^ для создания компактньрс высокоэффективных теплообменников. . ' ; -

В первой главе проведен обзор существующих методов оценки энергетической, эффективности теплообменных поверхностей, проанали-■ '. 21дювйна энергетическая эффективность известных способов организации течений в меятрубных каналах - коридорные и шахматные гладко-трубные пучки. Рассмотрены различные нетрадиционные способы размещения труб (или систем! труб) з пучке. .' :: ' В результате обзйрз литературы и анализа энергетической эффективности йучков груб различных компоновок сделаны следугощие вывода: "поЁызение энергетической эффективности пучков возможно а г>ескых пучках {в широких лучках тип компоновки нэ игразт существенной роли); - • ; - ¿чествующие результаты поиска нестандартных компоновок труб наметили пути для создания более эффективных пучков; анализ .работ, авторы которых, л большинстве своем, нсслодо-.;эалк перекрестно-шахматные Пучки, не выявил закономерностей влияния геометрических параметров на интенсификация теплообмена; ' -: ' _ ___ - сведения о теплоазродт1&'дагеских характеристиках перекресгао-• коридорных пучков носили отрывочный характер; .компоновка трубных пупков с рассечением (смешением) пэрэкрз-.. стной части теплообменника оказалась достаточно новой и в литературе не удалось обнаружить сведений о механизме обтекания подобных пучков, методик расчета тепловых и аэродинамических характеристик теплообменников при изменении их геометрии. .

; ; Полуденные, вывода позволили определить задачи исследований: . . ■ ;1. Исследовать тепловые.и аэродинамические характеристики пуч-,. ков с перекрёстной компоновкой труб в широком диапазоне геометрических и режишшх параметров и получить обобщающие зависимости по тем--лообмену и аэродинамике для теплообменников с перекрестно-коридор-'над, расположением труб при поперечном их обтекании.

2. Оценить влияние геометрического параметра рассечения на тепловые и аэродинамические''-характеристики трубных пучков.

3. Исследовать влияние неравномерности обтекания на распределение локальной теплоотдачи по отдельным рядам и по периметру труб поверхности нагрева.

4. Проанализировать энергетическую эффективность и компактность иеследовалных'пучков.

Вторая глава посвящена описании экспериментальной установки, конструкт ив! гьгх характеристик изучаемых трубных пучков, а также .

методике про ведения зкспериментов и обработке pe3jwi>TáT0B исслодо-ваний, ■ .'..■•, - ■;.''.• V-",^ ; .•.

Исследования теплообмена и аэродгаодтчЬскюсхарактеристик попервтообтвккешх/вучкрв с различными кошойобочньйи рёшенияйи . проводились на экспериментальной установке разомкнутого типа;. В. качестве рабочей среды «¿пользовался воздух, подаваемый вентилятором в обогреваемый акспериментальный участок. В ходе экспериментов применялся метод электрического калориметр^вания.Для реализации метода полного теолбвсйхг моделирования йстользйвадись охргшные' jrpy-бы того же диаызтра, что . и калориметр и другие трубы пучка. Б огом случае измерительные калориметры помещались й тепловой след охранных нагревателей, поэтому реальная тепловая обстановка воспроизводилась полностью. Определение температура потока в *etorosoi¿ следе впереди стоящих цилиндров определялось с помощь» измерительных калориметров без пропускания по ним электрического тока.

Количество подведенного- тепла подсчитывало«» М измерениям сила тока и напряжения, а расход воздуха регулировался с дакоцью задвижки, установленной на напорной патрубке вентилятора..

•Экспериментальный участок установки представлял собой Еосьыирлд« ный пучок латунных, труб диаметром 20 мм и данной 200 ы с. различным соотношением геометрических параметров (ркс. I, таблица !). Температура металла стенки измерялась тремя хромель-копелевши термопарами диаметром 0,2 мм, зачеканенными на одной образующей электрокалориметра и выведенными по специальному пазу;. Торцевые растечки топла устранялись с помощью, установки эбонитовых щзобок» которые в свою очередь позволяли:

а) провести исследования местной теплоодачи c¿yj по периметру трубы, путем поворота калориметра по оси на различный угол

(cf < у 4 збо0) . ;

б) изучить распределение локальной теплоотдачи c¡C¿ по отдельным рядам пучков, пудем поочередноЯ перестановки измерительного калориметра на различные участки исследованных теплообменников. ' ,

6)

ф ффф

фффффф<э$ ФФвФФфФФ

ффффф ф-фф фёфёфффф ФФФФФФФО

sг^^/fd

.ФI й! 0

ф

3

в ¡и

ф I

-хх хп а^* иг его

щ

э ф

М

рис Л Продольные и поперечные разрезы исследованных пучков: а -коридорный, б -перекрестно-коридорный, в,р -расся-"рнные перегрестно-коридорньге

-р-

Таблица I

» № ,!Компоновочное " 8, ' 1 С, 1 <Га ! Л 1, 1 1 .л

! -расположение - ! 1Ш ! мм 1 11 - 1 1

I ! коридорное : 1 зо » 30 1 1,511,5 ! - 1 :. 6 8 ; I

2 I . ■.'■■."• ,■.'■■ / 1 30 1 20 ! 1,511,0 ! 1,0 1 6 1 8 !

3 ! перекрестно-,1 ! 30 Г 36 I 1,511,5! 1,0 I 6 Т 8 У

4 ! коридорное / !30. ! 40 ! 1,512,0 ! 1,0 1 6 1 8 1

5 1 (ПКП) 1 25 1 20 11,25)1,0 ! 1,0 ! 7 Г Г .

6 Т ! 40 ! 20 \ 2.011.0 1 1.0 1 1 8

7 1 ; ! 30 1 20 1 1,511,0 10,72 ( ■ 5 ! а, •I '•-:

8 ! расссганное 1 30 I 30 1 1,511,5 10,72 ! 5 Г а 1

9 I перекрестно- ! 30 I 40 ■ 1 1,512,0 10,72 1 5 1. 8 ,1

10 1 корцдорное ! 30 ! 20 1 1,511,6 10,5 !. ■ 4 ■ 1 а 1

II Г (РШП) ! 1 зо Г 30 1 1,511,5 10,5 Г 4 1 а ■л

12 ! I 30 1 40 1 1,512,0 10,5 1 4 ! 8 1

. Преобразование гёоыётрии тартк^стных пучков (риЬ; при-,

вело к нзобходишсти введения' нового геомэтрическогопараметра, а именно параметра Иссечения А ',. представляющего собой соотвошв-" ние сечений с перекрестным расположением труб к общему сечению теплообменника, т.е. '

где х - число труб в поперечном ряду, недостающих до образования сечения теплообменника с чисяо перекрестнш расположением трубной решетки. Величина х принимала следующие значения (рис. 1);

- X » 0 для случая б; , ...

- X = I. для случая в; ' „ .

- X = 2 для.случая г. : '

Новый ввд компоновочного решения получил название рассеченных перекрестно-коридорных пучков (РПКП).

С целью изучения характера изменения температура потока и скорости, воздуха по селению газохода за измерительными участками в десяти сечениях по высоте и ширине проводились измерения поля, температур с помощью передвижного температурного зонда и поля скоростей с помощью трубки Прандтля.

'Результаты экспериментальных исследований тепловых и аэродинамических характеристик обобщались в виде

В третьей глава представлены результаты экспериментальных исследований тепловых и аэродинамических характеристик 12 типов пучков (табл. I) при поперечном их обтекании потоком воздуха. В первой cepKvi опытов исследовался традиционный коридорный пучок

£• х, (Sg = 1.5 х1,5. Результаты измерения средней теплоотдачи и аэродинамического, сопротивления для восьм'ирядного коридорного пучка с соотношением геометрических параметров (S"j X <$" £ в

. = 1,5 X 1,5 s диапазоне чисел; ÑQ = 3000 4 14200 экспериментальные данные по средачей ,теплоотдаче- и сопротивлению' с точностью + 5$ . описывается уравнениши, -приЕ0дтм1.1и в нормативной литература.

•Получейте''результаты позволили с Достаточной долей уверенности приступить к исследована тепло аэродинамических характеристик попёречнообтекаемт пучков с перекрестит расположение!.! труб. Некоторые основные результаты проведенных экспериментов представлены в графическом виде на'рис. 2. Диапазон изменения чисел Re оставался неизменный, т.е., Re =»3000 /14200, что-соответствует наиболее часто крпользуемоцу диапазону скоростей \й = '2,8 + 12,8 м/с при бксплуатации конвектив'нйх поверхностей нагрева. В качестве определяющих параметре принимались: наружный диаметр труб, скорость в.'наиболее'скатай Сечении пучка, температура набегающего потока,- --•'■.'.

На рис. 2 нанесены такгте, принятые в качестве сравнения, дан-шэ по средней теплоотдаче и сопротивлении для шахматного (линия I) и коридорного (линия 2) пучка'с геометрическими параметрами б" i х (у 2 = 1,5 х 1,1 рассчитанные теоретически;.! путем.

Экспериментальные дшмые показывают, что для перекрестно-коридорных пучков уменьшение относительного продольного шага .(рис, ,2а) ведет к заметному росту среднего коэффициента теплоотдачи, достигая наибольаюй, величины при самом тесном расположении трубншс рядо»,. т.е. при 0"g = 1,0. Данный вывод хороло согласуется с результатам!! В.А.Локшяга,' получившего в аналогичном диапазоне числя Rq дазмйЬ/ьвйй прирост гаэ^'и^исята теплоотдачи при компоновке

✓ О- о

44

гЗ

« е,о ч.о _

5" ?

14 кечо

4

Ф

0

1

+< Йечо

.-з

рис.2 Тепловые и аэродинамические характеристики перекрестно-коридорных пучков

1,2 -средняя теплоотдача (а,б) и аэродинамическое сопротивление(в).соответственно, шахматного и коридорного пучков 1,5x1,1

перекрестно-шахматного пучка с наименьшим продольным шагом 6*2=1,0 при б"^ = 3,0. Очевидно, перекрестное расположение труб в теплообменнике, в отличие от классических - шахматного и коридорного, влечет за собой появление трехмерности обтекания таких пучков, что в свою очередь, ведет к интенсификации теплообмена. При этом средняя теплоотдача экспериментального пучка с геометрическими параметрами 1,5 х 1,0 в среднем на 25 * 40^ выше, чем у принятых в качестве

сравнения шахматного и коридорного пучков1,5 х I.

После выявления преимущества тесного продольного расположения трубных радов, было решено оценить влияние относительного поперечного шага <5" 1 на тепловые характеристики перекрестно-коридорных пучков. Результаты данных исследований представлены на рис.26 В данной группе пучков (рри ^ = 1,0 и .6" 2 = чай/), как и следовало окидать, наибольшие величины коэффициента теплоотдачи наблюдаются у самого тесного пучка с соотношением б"]- х (Г 2 ~ = 1,25 х 1,0. Такое уменьшение сечения для прохода газа ведет к дроблению потока на мелкие струйни,увеличению скорости и, как следствие^ интенсификации теплообмена. Дальнейшее увеличение величины <51 хотя и несколько снижает этот эффект, однако, как показывают результаты экспериментальных исследований, пучок с геометрическими параметрами 2,0 х 1,0, в отношении теплообмена, в среднем на 25 + -30% превосходит по теплоотдача, шахматный и коридорный пучки 1,5 х1,1, что подтверждается и работой В.А.Локшина.

По полученным данным можно заключить, что для перекрестно--коридорннх пучков, тесное расположение трубных рядов ведет к заметной интенсификации теплообмена.

В диапазоне изменения чисел 3000 14200 и геометрических параметров (З^ = 1,25 + 2,0, 6*2 = 1,0 * 2,0 результаты экспериментальных исследований по теплоотдаче обобщаются зависимость»: .......- .

(0.?б - 0,056 <У4)(ш-0,2361)Ре'*Р^33

Реаул^.таты исследования аэродинамических характеристик пере-крес?нс>-;сорвдорных пучков труб представлены на рис. 2в. Анализ получениях экспериментальных данных свидетельствует о неадекватности влияния геометрических параметров б | и (5 £ на сопротивление пучков. Так, увеличение поперечного шага при неизменной вели-

чине (5" £ я 1,0 ведет к снижению сопротивления, а при увеличении продольного шага (5*2 ^ " наблюдается обратное явление. Очевидного увеличением С £ увеличивается зона завихрений в меж-

трубном пространстве, •.негаюшир* вяиянрвд 'Ш '«^в^ювш^вские характеристики ®wraiw6.*ieiiM^^

Иллюстрация рис. 2в показывает, что в исследованном д$апаеонз в большинстве своем .опытные .долсмбе^ие. *

между теоретически "^¿считанными значениями сопротивлений для ¿ахмат ного (кривая I) и коридорного (кривая 2) пучка 1,5 х 1,1. Однако тенденция сниженияаэродинамического сопротивления с увеличением скорости более заметна у перекрестно-коридорных пучков. Аэродинамические характеристики пучка 2,0 х 1,0 уке при 8000 С tO = = 7,2 м/с) имеют пре>!мущества перед классическим корздорнш пучком 1,5 х 1,1.

Для теплообмэшиков № 2 * & (таблица I) "в йсслеДовшаюм диапазоне геометрических и pexinafiix параметров результаты оксйеримен-тальных исследований аэродинамического сопротивления обофЦЕДГЛся зависимостью: ,

^ = io,4s- o,vcr<) Co.-9 + o.i £ j

С. целью по 1юка оптимизационных коыпоновочшх решений перекрестных пучков труб, была предложена конструкция теплообменников со а:з-1цением перекрестной /части трубной;реяётки, шлучшшая' каз^1ио .рассеченных перекрестн^тридордас^^учков. %ододьнке!;и 'попб^чкь'е р&з-резы, а талше гешетртеск1за' тар^еристИвд таких "пучковйредстав--" лены на рис. I и таблице I. 'v-'V". "Г--"'' ;

Изыене^э геометрии' такте :-собоЙ щ: только '

уменьшение общего,.числа труб, по и привело к .идоизазйзикв•• ¿вменяй• теплообменников и газоходов. Такая нз-градиогаость подхода к компоновке трубной реаеткк.привела к соБые^екга в. о;дей':теплообь!етюй ; поверхности участков с перекрестный' и чисто коридорным располоазнл-ем труб. Долевое соотношение ггере!фесткой ;чалти к'бб^еед сечзшЕ) теплообменника оценивалось безразмерным. параметром'рассечения А т.< для теахообщщнюсов .+ ,9 I) '(■А 0,72), для теп:

лообменников № 10 + 12 - 50f« ( Д = 0,5) в свету составляли" участки с перекрестным р&сфдохетеы'..уруб:'-в 'щушю/Ш^иётр' .рассечегт • Д для теплообменников Р 2 * 6 с обычным перекрестно-корид6р!Еи .-расположением ,*..-' разен 1,0. V-:;:.. гоД'''. / ;' -..."

'В ходе.цр-веденияэкспериментальных исследований.тепловых V: ., аэродинамических характеристик, результаты которых с веде Sit - j ( Re, 6}, , д. ) и = ( Rg, б^ , Д ) ".представлены н

рис. 3, были обнаружены, перетоки воздуха через коридорные "незарозе ченше" участки теплообменника. Особенно: эта тенденция наблюдалась

рис.3 Тепловые и аэродинамические характеристики рассеченных перекрестно-корвдорных пучков-1,2-средняя тетюотдача(а,б) и аэродинамическое сопротивление(в).соответственно,. шахматного и коридорного пучков '1,5x1,1

3 -зависимость для перекрзстно-коридорного пучка 1,5x1,0

при малых скоростях и уменьшении параметра рассечения А . Очевид но, часть потока воздуха^двигалась по пути наименьшего сопротивления. Статистический анализ значений, полученных после замера полей скоростей за теплообменниками, позволил получить эмпирическую формулу для расчета доли общего расхода воздуха { ), проходящей через коридорные участки пучков:

о , 3-4

3 К = й 1 + ~~Г"

и

По рис. За и 36 можно отметить, что с увеличением величины продольного шага £ и уменьшением параметра Л , тепловые характеристики рассеченных перекрестно-коридорных пучков заметно сни жаются. Построенная, в качестве сравнения, зависимость для перекре стно-коридорного пучка 1,5 х 1,0 (линия 3) наглядно иллюстрирует это положение. Анализ результатов опытов по изучению средней теплоотдачи РПКП выявил ряд характерных особенностей, свойственных для данных коппоновочных решений:

- в исследованном диапазоне изменения параметра рассечения 0,5 Л < 1,0 при минимальном продольном шаге С £ =1,0

(в перекрестной части теплообменников) тепловые характеристики существенно выше, чем у принятого в качестве сравнения шахматного пучка 1,5 х 1,1, что еще раз подчеркивает высокий энергетический потенциал тесных пучков;

- для пучков с данной геометрией трубного расположения роль основного интенсификатора теплообмена отведена перекрестной части теплообменников;

-с уменьшением параметра рассечения и увеличением продольного шага изменяется тангенс угла наклона зависимости .Яи, = ( все больше приближаясь, по своим численным значениям, к интервалу, свойственному для пучков с коридорной компоновкой труб, т.е. 0,64 + 0,68

- в отношении тепловой эффективности компоновка теплообменник! с малыми значениями параметра рассечения при увеличении продольной шага 02 ? 1,0 является нерациональной.

Результаты исследования аэродинамических характеристик рассеченных перекрестно-коридорных пучков, представленные на рис. Зв, отражают влияние геометрических параметров (э2 и Д на сопротивление трубных ро'поток. Отмечена закономерность снижения аэродинами-

часких согфотивленкй с уменьшением паралгетра рассечения и увеличе-1'теи веттэт продольного юага. Очевидно повышенная турбулизация потока, шзванНая наличием градиента давления по длине труб, с ростом величины (Г^ затухает, что и приводит к снижению сопротивления. Лрйводя аналогия с афодинайическими характеристиками пере-Ефестно-шридоршхпучкоз (при »1,5, ® 2" ^ нетРУЯно загатить, что ¿^'образование геометрии пучков привело и к измннению общей картины влияния продольного шага на сопротивление исследован-,шх тегдаобмённккоо.

; В диапазоне 1Шенения чйсёл -'$4* 300014200 и геометрических параметров б" £ = 1,0 ♦ 2,0 при = 1,5 результаты зкспери-иектаяьныхпсследоБалий обобщаются зависимостями:

- при Д = 0,72 -

да теплообмену Мс* (0,4-66- О, О6В10 по аэродтамике = (О, $$-0,069%) #е0Л!Гз3

- при Д = 0,5 ' : .

по теплообмену ! Жиг (<>,392 ~0, ^б^)^^0 ^ Рё?"33 . по азродгаамикв | ? - -. „

Для выяснения вМкнкя ориентации трубного расположения тепло.об-ггенннков на тейлоЕкё характеристики, проведено экспериментальное исследование ызсткой ( «¿у ) и локальной ( «¿£ ) теплоотдачи с различными геометрическими параметрами. При исследовании распределения теплоотдачи по рядам ( с£{ > было замечено, что минимальная теплоотдача шеет место в первых рядах пучков, на которые набегает, поток с небольшой начальной турбулентностью. Начиная с Третьих рядову процесс теплообмена стабилизировался й опытные точней для третьих и последующих радов (вплоть дб седьмых) практически укладавались на одну прямую. Несколько ниже располагались' опытные точки, относящиеся к восьмым рядам.

йпецхфпос^то особенности обтекания пучков с перекрестной трубной кякпсновкой пазли свое отражение при исследовании местной теплоотдачи е£уг по периметру труб. На основании результатов измерения с(д э диапазоне О 4 # ^ 180° ыбгаю отметить:

- местная теплоотдача: первого ряда для всех теплообменников с различны!.« геометрическими параметрами ( х б" 2» д )

до угла у я 105 «-110° имеет характер, схожий с теплоотдачей одиночного цилиндра;

- наблюдается ярко выраженная нестабильность течения в отрывных

, зонах, гызыващая значительные пульсации температуры и сСу в козловой зоне трубы, где отмечаются несколько максимумов тепло-

отдачи, вызванных воздействием вихрей, об^разоваиаихся при возвратном движедаи потока; ',"•■'У^ л:'-"' \

- в пучках с рассеченной коышновкой . Д .<» 1,0 каздая; труба находится в дайейцбрв^а^' аэродикзиивдскж вследствие чего рамфедбвэдйе ••';

. местной, трпдоотдачй в кордовой зоне ве^зкрагтяо'Й части ашчк-тельно отличается от 'ущи&фзх;.

- местные 'значения1, .пгрвщ; •«' зг^у^^щх .рщо^ -: пучков шеот различный характер; у' ' '.л - < "1 '

- о1^делйно,чт0^нзрашюме^ност!! в"расярэделаншх

; местной теплоотдачи ^юрвр,г.Ь; рдда 'бд'ММ,учёи'.щ-Р^бтш'.щд^ 'к уменьшается с ^увеличением иксах £е * ы&м&щ,-& ' валйчьшу 'обваз^^йхд. -..

Четвёртая: глава. тгобвяаена •ёваюовтедйюку' анализу ^каактнолтк и энер!?0ЧйЧесгоЙ' '¡^^^^¡вф'-^^^клхщ- к'^трздйцяогаох пучков.

пэ^крестнда'';и прсдаяько ска- . ТЫХ Е£щаТ1ШХ Пу*ПЮЬ ЯО&ВОЯЙЛ ¿ЙяЕИТЬ

преимущества ," , ^ " " '/-■' •'.■'•.''

- перекрестию', Яущи обладает ¡большей пркерхнар^ьа тбплообиена в единш;е объеш, чш обь^^ пучки;

- нши5ольиая,удедьйая 'йовершзсгь. в:дерек^стнш пучке ыожат V . . рядов труб ; " '

( * 1,0)что навоэшгшй выполнить в обычных аажатных , „и коридорных ¿цгчка^..' г;-'■'"-''•■ -*.-'Л>■/ Сравнителен^ :анализ ^[^кт.ивнос'тк'хфшенения перекрестных пучков труб, результаты которого представлены на рис, 4, проводился по показателю;энергетической эффективности £ Д/Е0. В качестве критерия сравнений был принят комплекс •.■'"'■

р оке* с Не* 'п-г-гз/'^

.. , С : Ей № ' * * [Ж-^_

представляющий собой отнесение составляющей Теплоотдачи к составляй щей мощности, расходуемой на передвинениа теплоносителя.

■'. Сравнение выложенное по этой методике свидетельствует:: .. ]

- перекрестно-коридорный пучок 2,0 х 1,0 в данной группе тепло ебменкиков оказался наиболее эффективным при сравнении с тес ними коридорными и шахматными пучками;

- с увеличением продольного шага <У 2 ( при 3 ^ = ')

... и уменьшением. б"]\ ( при б" ^ = 1,0) энергетическая эффектив-

ность падает; ; . .. .

- из рассеченных перекрестно-коридорных пучков 1»ибольаей эффек тивностыо (при.сравнении с равновеликим перекрестда-коридорны пучком) обладает теплообменник 1,5 х 1,0 при Д * 0,72;

- негативное влияние на показатель <£ оказывают умсньпенио геометрического'параметра Д .и,.увеличение/<5~ с' .

Полученные' $?зультаты . ?ксшримеутадьнщс Исслёдав%ш8 дозволили составить алгоритм расчета конвективных поверхностей нагрева, учитывающий эффекты перекрещивания и рассечениятрубных пучгов. Разработан, принятый к внедрению, проект обращенного воздухоподогроБател с перекрестно-расположенными трубами для котла КЕ—10-14 к подсчитш: экономический,эффект,-получённыЙ.пуи реконструкции.., ':

ОШОШЫЕ.ШЩЦЫ

1. На разработанной и собранной экспериментальной установке был проведен комплекс исследований' те^оаЗ]здинаы'иуеских. характеристик пучков .с различной компоновкой труб. ; ; .. . ...г '' ; ; .

2. Для зада:шого^ диапазона^^геометрических и реяклньк.па.р^гатро'в; ,

. получены зависимости .'для .расчета средней .теплоотдачи' и ,аэродада-мического сощютивления -.попере.едоч>бтекаемых "пучков ;с. дерзостным и рассеченным^ • перекрестно-ко^ьдар^л'.^сполозени^ труб..

3. Полученные оксперашенгальше данные по распределен!» локальной ; теплоотдачи по отдельны!,! рядам и местной по ПерЕметру труб -свидетельствуют а,стабилизации потока .начиная ,с третьих рядов' и .'о- наличии в кормовой зоне груб наибольш1к' значений .с*^

4. Наличие ярко выраженной трехмерности обтекания, вызванное поре-крестной компоновкой труб в пучке, приводит к г.овшениз турбули-

, зации потока, к'яц^щеиу'ш обмена. . '.'■.'. 'V-; ;';■'' ' -Л" 1: С':'':'--',--;' '•

5. Перекрестные пучки обладают большей поверхностью нагреба.,в един] це объема, чем обычные иахмат^-е к коридорные пучки.

6. Разработанная конструкция обращенного\воадухоподогреваТеля для парового, котла КЕ-10-14С обладает большей: энергетической 'аффект; ностью при применении в качестве поверхности'нагрева перекрести пучков труб, ято приводит к сникениэ размеров и ы&талловл.ожений

■ Основные материалы диссертации опубликована в следующих работ I.'Пермяков Б.А., Абдрахманов Р.К. Применен!» стеклянных возд .подогревателей е котельных.установках /материалы научно-техикческо ;' конференции "Пути ускорения перестройки строительного ■■комплекса'',

Целиноград, 1990

2. Пермяков Б.Л., Корняков А.Б., Абдрахманов Р.К. Экологическая и экономическая эффективность воздухоподогревателей :о стеклянными трубами в топливоисгольэущих установках /Тезисы док-адов зонального, семинара "Проектирование и эксплуатация систем теп-коснабяенвд", Пенза, 1990.

3. Пермяков Б.А., Зомой A.A., Сугиров Д.У., Абдрахманов Р.К. ТовЕшениэ эффективности работы низкотемпературных конвективных поверхностей нагрева йроизводстгзенно-отопительных котлов Дезисы док-еэдоз сенянара "Новые решения в конструировании, проектировании и мсскауатгцзи систем теплоснабжения", Пенза, 1991.

4. Перюта Б.А.Старостина Е.С., Курганов Х.К., Абдрахманов f.К. 3 иосаа подхода it проектировании конвективных и внешних газоходов и гаовзрпэтстей вагреэа/Там же

б. 'Лфцрмванц» 'PJL i Нерыязсов А.В'.;.;, <

ЙсеивяовяяЕа жгиыезфпггарта теплообмена в гйадкотрубных пойеречно-ягааея» цучнсг /СбОрст пцучпиз трудов "Энергосбережение и повы-геявё зшиюпмяядаго урояза оборудовггшя котельных установок, "На-рзго-црииэеодстг^авйа щеЯа^яягаз '"iiäl&i" (Теплоэнергетика и экология) ЕЬсгша, 1922. • '

Подписано в печать 17'.03.93 Формат 60xS4Vl® fewra, а$с*тт И-55 Объем I уч.-изд.л. T.I00 Заказ /¿¡f Ввшшотет

Типография ВДСИ им.В.В.Куйбышева