автореферат диссертации по энергетике, 05.14.04, диссертация на тему:Совершенствование теплообменных аппаратов водяных систем теплоснабжения повышением энергетической эффективности

На правах рукописи

---

Юркина Мария Юрьевна

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ ВОДЯНЫХ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ПОВЫШЕНИЕМ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ

Специальность 05.14.04 - Промышленная теплоэнергетика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 о ДЕК 2009

Москва, 2009

003488318

Работа выполнена на кафедре Тепломассообменных процессов и установок Московского энергетического института (технического университета)

Научный руководитель

Кандидат технических наук, профессор Ефимов Андрей Львович

Официальные оппоненты

Доктор технических наук, профессор Щереико Александр Павлович

Кандидат технических наук, доцент Яворовский Юрий Викторович

Ведущая организация

Московский государственный университет путей сообщения (МИИТ)

Защита диссертации состоится «24» декабря 2009 г. в 15 часовЗО минут в аудитории Г 406 на заседании диссертационного совета Д 212.157.10 при Московском энергетическом институте (техническом университете) по адресу 111250, Москва, ул. Красноказарменная, дом 17.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять по адресу: 111250, Москва, ул. Красноказарменная, д. 14, Ученый совет МЭИ

(ту).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского энергетического института (технического университета)

Автореферат разослан «23» ноября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного советаД 212.157.10 Д.Т.Н., доц.

Попов С.К.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

В последние годы в России проводится замена устаревшего тепломеханического оборудования в тепловых пунктах систем теплоснабжения. Используемые ранее кожухотрубные водоподогреватели (КТТО) заменяют пластинчатыми теплообменниками (ПТО), поверхности теплообмена которых набирают из гофрированных пластин. Причем заменяют кожухотрубные аппараты преимущественно на ПТО разборного типа (РГГГО). Пластинчатые теллообменные аппараты отличаются более высокими, чем кожухотрубные (КТТО) с гладкостенными трубками, коэффициентами теплопередачи и соответственно меньшими габаритными размерами. Достоинством РПТО является также удобство монтажа, разборки и чистки греющих поверхностей и, как следствие, - меньшие (до 30 %) эксплуатационные затраты. Для изготовления теплопередающих пластин используют нержавеющие стали, более стойкие, чем латунь, из которой изготавливают трубчатые поверхности нагрева КТТО, что ведет к увеличению срока службы теплообменников. В ПТО, кроме того, медленней образуются отложения на поверхности теплообмена. Однако недостатками применяемых в настоящее время пластинчатых теплообменников являются повышенные гидравлические сопротивления каналов, образованных гофрированными пластинами. Поэтому при их расчете и подборе скорость воды не рекомендуется принимать выше 0,4 м/с (в кожухотрубных - до 1,5 м/с), что ограничивает возможность интенсификации теплообмена увеличением скорости теплоносителя. Еще одним недостатком ПТО является то, что изменение площади поверхности теплообмена увеличением или уменьшением количества пластин ведет неизбежно к изменению проходных сечений каналов обоих теплоносителей, что создает определенные трудности его расчета и подбора. Тогда как в теплообменниках, набираемых из кожухотрубных секций, этого недостатка удается избежать.

Основная трудность расчета, подбора и дальнейшего совершенствования ПТО связана с тем, что их расчет осуществляется по компьютерным программам зарубежных фирм-разработчиков, при написании которых используются не обобщенные, а частные теплогидравлические характеристики (зависимости по теплообмену и сопротивлению), полученные для каждого типоразмера пластин и теплообменников по результатам их натурных испытаний. При этом фирмы-разработчики и изготовители теплообменников не приводят полной информации о геометрии пластин и образованных ими каналов в каталогах, справочных материалах и протоколах-распечатках результатов расчета и подбора ПТО. Указанные обстоятельства затрудняют проверку сделанного выбора наиболее рационального типоразмера водоподогревателей, препятствуют проведению работ по совершенствованию их конструкции.

Альтернативным решением может стать применение кожухотрубных секций с профилированными трубками. Для поверхностей теплообмена, набираемых из профилированных труб, имеется относительно большое количество эмпирических зависимостей по теплообмену и сопротивлению. Но их анализ показал, что при обработке опытных данных некоторые особенности геометрии (в частности форма интенсификатора) не принимались во внимание или учитывались не полностью. Поэтому возникают проблемы при их обобщении. Более того, от заводов-изготовителей имеется информация о значительном сокращении срока эксплуатации профилированных труб, изготовленных холодной прокаткой, по сравнению с гладкими.

Получение обобщенных теплогидравлических характеристик НТО и профилированных труб представляется весьма актуальной и полезной с научной и практической точек зрения задачей. Это позволит сделать более универсальными методы их расчета, глубже изучить механизм интенсификации теплообмена в профилированных трубах и каналах, более обоснованно выбирать эффективные поверхности теплообмена и теплообменные аппараты.

Объект исследования: Разборные пластинчатые теплообменные аппараты, кожухотрубные теплообменные аппараты с профилированными трубками.

Целью работы является разработка рекомендаций по совершенствованию ПТО путем повышения показателей энергетической эффективности на основе результатов расчетного, численного и экспериментального исследований теплообмена и гидравлического сопротивления в каналах с профилированными стенками. Задачи работы:

- численное исследование процессов теплообмена и сопротивления в трубах с кольцевой поперечной накаткой;

- получение обобщенных теплогидравлических характеристик для РПТО;

- экспериментальное исследование теплогидравлических характеристик перспективных поверхностей нагрева для РПТО;

- сравнение показателей энергетической эффективности современных пластинчатых и трубчатых теплообменников и теплообменников с перспективными поверхностями нагрева;

- формулирование рекомендаций по внедрению перспективных поверхностей нагрева;

- оценка ресурсе- и энергосбережения при использовании ПТО с перспективными поверхностями нагрева водяных систем теплоснабжения.

Научная новизна:

1. Впервые получена сводка частных теплогидравлических характеристик РПТО, выпускаемых рядом отечественных и зарубежных производителей.

2. На основе результатов проведенных расчетных исследований получены обобщенные теплогидравлические характеристики для современных РПТО, позволяющие рассчитывать теплообмен в каналах таких аппаратов со среднеквадратичным отклонением ± 2,7 - 19,1 % при максимальном 37,1 % и сопротивление со среднеквадратичным отклонением ± 3,8 - 21 %, при максимальном 38,2 %.

3- Уточнен перечень и правила вычисления безразмерных переменных, используемых при получении обобщенных теплогидравлических характеристик РПТО.

^'i. В процессе обобщения теплогидравлических характеристик РПТО доказана необходимость введения дополнительного фактора, учитывающего влияние неравномерности распределения потоков теплоносителей по ширине и глубине пакета пластин в ПТО.

$. На основе результатов численного исследования с использованием специализированного пакета «Fluent-6.3.26» подтверждено, что формирование течения в трубах с поперечной кольцевой накаткой практически завершается на первых трех периодах их продольного профиля.

Получены новые экспериментальные данные по теплообмену и сопротивлению каналов, образованных пластинами с шахматно-расположенными плоскими прерывистыми ребрами.

Практическая ценность:

1. Полученные частные и обобщенные теплогидравлические характеристики позволяют рассчитывать и подбирать РПТО, а также оптимизировать их конструктивные размеры и режимные параметры РПТО, основанные на методах среднего температурного напора и эффективности.

2. Уточненный в работе метод обобщения теплогидравлических характеристик РПТО с использованием безразмерный переменных, может быть использован для получения аналогичных характеристик продукции вновь появляющихся на рынке производителей и поставщиков РПТО.

3. Полученные результаты сравнения энергетических показателей исследованных поверхностей нагрева, а также проведенная оценка энергосбережения, доказывают практическую ценность и перспективность применения в ПТО пластин с шахматно-расположенными плоскими прерывистыми ребрами.

4. Исследования теплообмена и сопротивления в трубах с профилированными стенками с помощью специализированного пакета «Fluent-6.3.26» подтверждают возможность получения надежных данных, не прибегая к более дорогостоящему физическому эксперименту;

5. Результаты научной работы рекомендованы для применения в проектных институтах и организациях при разработке исполнительной документации систем теплоснабжения. Использованы при выполнении НИР и НИОКР по разработке эффективных теплообменников с интенсифицированными поверхностями нагрева в соответствии с госконтрактами № 02.516.11.6025 от 26 апреля 2007 и № 02.526.11.6014 от

10.07.2009 с Федеральным агентством по науке и инновациям РФ, а также ПИР по теме «Исследования неизотермического течения нелинейно-вязкой жидкости в профильно-витых каналах» в рамках тематического плана Рособразования п 2007-2008 гг. Достоверность

Приведенные в диссертационной работе результаты и выводы базируются на проведенных расчетно-экспериментальных и численных исследованиях, а также на сопоставлении части результатов исследования с имеющимися результатами других авторов. Автор защищает:

- частные и обобщенные зависимости по теплообмену и гидродинамическому сопротивлению для ряда современных РПТО;

- пргтетенные янтоппм результаты экспериментальных исследований РПТО с перспективными поверхностями нагрева;

- результаты численных исследований процессов теплообмена и гидравлического сопротивления в трубах с поперечной кольцевой накаткой;

- результаты сопоставления современных РПТО, КТТО с профилированными трубками и РПТО с шахматно-расположенкыми плоскими прерывистыми ребрами;

- результаты проведенной оценки ресурсо- и энергосбережения при использовании ПТО с перспективными поверхностями нагрева водяных систем теплоснабжения.

Личное участие

Основные результаты получены лично автором под руководством к.т.н., проф. Ефимова А, Л. Апробация работы

Основные положения работы, результаты расчетно-экспериментальных и численных исследований докладыв&аись и обсуждались на:

- 11 ,12, 13, 14, 15 -ой Международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов. Радиоэлектроника, электротехника и энергетика, Москва 2005,2006, 2007,2008,2009 гг.;

- Четвертой Российской национальной конференции по теплообмену. Вынужденная конвекция однофазной жидкости. М.: МЭИ, 2006.;

- XVI школе-семинаре молодых ученых и аспирантов под руководством академика А.И. Леонтьева: Проблемы газодинамики и теплообмена в энергетических установках. 20-25 мая 2007 г., г. Санкт-Петербург.

- Четвертой Международной школе-семинаре молодых ученых и специалистов. Энергосбережение. Теория и практика. М.: МЭИ, 20-24 октября 2008 г.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 6 работ.

Объем работы

Диссертация изложена на 179 страницах и состоит из введения, пяти глав, выводов, приложения. Работа содержит 52 рисунков и 28 таблиц, 4 приложения, список использованных источников содержит 95 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, дается ее общая характеристика, определяются направления исследований, устанавливаются перспективы научного и практического значения решаемой задачи.

В первой главе рассмотрен вопрос о теплогидравлических характеристиках разборных пластинчатых и кожухотрубных теплообменников. Проведен анализ литературных данных и анализ работ по проблеме ■ исследования теплообменников с интенсифицированными поверхностями теплообмена и методов расчета их теплогидравлических характеристик.

Опыт создания и эксплуатации различных тепломассообменных устройств показал, что разработанные к настоящему времени методы интенсификации обеспечивают снижение габаритов и металлоемкости (массы) этих устройств в 1,5...2 раза и более по сравнению с аналогичными устройствами, выпускаемыми серийно, при одинаковой тепловой мощности либо мощности на прокачку теплоносителей.

Несмотря на большое количество работ по данной проблеме основным способом получения теплогидравлических характеристик остается физический и теплотехнический эксперимент, как наиболее надежный и достоверный, но требующий значительных затрат сил и времени. Поэтому при проведении расчетов по теплообмену и гидродинамике в каналах сложной геометрии приходится пользоваться эмпирическими зависимостями, полученными для каждого типа поверхности. Кроме того, при использовании указанного подхода специфика геометрии каналов учитывается, как правило, не полностью. Что, в свою очередь, ведет к росту погрешности расчетов выбранного типа теплообменного аппарата. Разработанные к этому времени полуэмпирические методы расчета теплоотдачи и гидродинамического сопротивления базируются преимущественно на аналогии Рейнольдса. Они содержат дополнительную информацию и позволяют определять теплоотдачу по экспериментально найденной величине коэффициента сопротивления канала лишь приближенно.

Таким образом, разработка моделей и методов для расчета эффективных поверхностей и каналов теплообмена является теоретически и практически актуальной задачей. Оценку эффективности ОТО, применяемых в ТП систем водяного теплоснабжения, целесообразно проводить по методу М.В. Кирпичева, модифицировав показатель энергетической эффективности и приведя его к следующему виду: Е = С? / (А1 • (М1+К2)).

В второй главе проводится численное исследование процессов теплообмена и гидродинамики в каналах сложной геометрии. Численные

расчеты процессов гидродинамики и теплообмена на исследуемых поверхностях проведены с помощью программы численного моделирования FLUENT (версия 6.3.26, лицензия МРЕЮ 0015170FE cd 7241).

При этом проверка достоверности результатов, полученных численным методом с использованием пакета Fluent 6.3.26 на основе их сопоставления с известными и надежными опытными данными В. Нуннера [6, 8] по теплообмену и сопротивлению в трубах с поперечными кольцевыми вставками, выбранных в качестве эталонных, поскольку экспериментальное исследование было проведено в широком диапазоне геометрических и режимных параметров.

Для обеспечения возможности сопоставления результатов численных и экспериментальных исследований модели профилированных труб, для которых были построены расчетные сетки, были выбраны геометрические характеристики труб, представленных в таблице 1.1. Результаты численного исследования представлены на рисунках 1.1.. .1.2. Таблица 1.1 - Геометрические характеристики труб с внутренней поперечной

№ трубы Обозначение трубы Форма сечения кольца п 5, мм S, мм dJD, мм кг

¡ А 20 24 2 2,5 46/49,82 1,09

2 В 80 сг 6 2 4 46/49,95 1,01

3 В 20 24 2 4 46/49,82 1,047

4 С 80 6 2 15 46/49,82 1,006

5 D 20 12 4 8 42/49,5 1,04

6 D 10 24 4 8 42/49,92 1,08

7 D 5 48 4 8 42/47,78 1,06

8 D 2 ы ¡22 4 8 42/43,85 1,4

п - количество колец в трубе; с1в - внутренний диаметр кольца; кр - коэффициент увеличения внутренней поверхности трубы; I = 0,9 м - общая длина трубы.

180.00 160 00 W0.W 120.00 100, Ю &0.00 60.00 40.00 20,00 0.00

"Г

о 1 - S20 о С80 a D5 • 2 - B20„Fluent BCe0_Flüent * 05_FUient

*

А V4

с ¿

4

U^D *8

(о1-В20 в cao aD5 • 2 - B20_Fluenl ■ С60_Ршег.: t DW-lurn

Рисунок 1.1... 1.2 - Теплоотдача и гидродинамическое сопротивление труб с поперечными кольцевыми вставками (теплоноситель - воздух): 1 - по опытным данным В. Нуннера; 2 - по результатам численного исследования с использованием Fluent 6.3.26 Полученные результаты свидетельствуют о возможности использования выбранной Стандартной k-г модели для оценки значений

коэффициентов теплоотдачи и сопротивления при течении в трубах с профилированными стенками.

При сравнении теплообменник аппаратов можно было характеристики кожухотрубчатых теплообменных аппаратов (КТТО) рассчитывать тремя способами:

- используя численный метод;

- используя известные эмпирические зависимости по теплообмену и гидродинамическому сопротивлению для профилированных труб (например,зависимости П.И. Бажана и К.Л. Мунябина);

- используя данные для выпускаемых теплообменников с профилированными трубами.

В работе было решено остановиться на третьем способе, поскольку

целесообразно проводить с реальными эксплуатирующимися в настоящее время пластинчатыми и кожухотрубными (с профилированными трубками) теплообменными аппаратами.

В третьей главе проводится обобщение результатов расчета РПТО, полученных с использованием программ фирм-разработчиков теплообменников.

Трудность выбора безразмерных геометрических переменных, необходимых при обобщении данных, получаемых для современных теплообменников, представленных на российском рынке, осложнена отсутствием в доступных для пользователя материалах фирм-производителей полных сведений по геометрии поверхностей ПТО и, прежде всего, пластин. В результате по данным, получаемым на основе программ расчета и подбора РПТО, основанных на частных характеристиках по теплообмену и гидравлическому сопротивлению, удается сформировать следующий набор геометрических переменных (таблица 1.2). Общий вид теплопередающей РПТО и пластины представлен на рисунке 1.3.

Для расчета теплообмена в каналах РПТО за основу выбрана модель прерывистого ламинарного подслоя. В результате для расчета теплообмена использована зависимость вида:

J^-A Re»TV> (1Л>

PrJ'4 i = 0

Вместо степенного полинома для расчета гидродинамического сопротивления, как было сделано в работе O.K. Бережной ,, решено взять за основу формулу Альтшуля для шероховатых труб, модифицированную и приведенную к виду

^uuxivurxw XV

(1.2)

(1.3)

1=0

4 = (1.5)

Таблица 1.2 - Безразмерные геометрические переменные_

Наименование величины Формула Примечание

Относительная длина хапала *, = £/(* =2-Д,//« - развернутая длина рабочей части пластины; Л - гидравлический диаметр канала; ^ - поверхность теплообмена одного канала, образованного двумя пластинами; /о - его проходное сечение

Степень кривииги стопок кяняпа у: = -л, / л = г., /1 <4»= 2 /0 / (О + ¡¡у) - гидравлический диаметр канала с плоскими стенками; £> - межосевое расстояние штуцеров для греющего и нагреваемого теплоносителей; с^ - диаметр условного прохода штуцеров; - длина рабочей части гладкостенного канала

Степень кривизны стенок канала (двумерная) В - межосевое расстояние штуцеров для входа и выхода теплоносителей

Степень кривизны стенок канала

Учитывает кривизну стенок X, =1 ,% При /' ->/0 Х;=0 - гладкая труба

Степень расширения-сжатия потока при входе в канал из коллектора и при выходе из канала в коллектор -

Учитывает влияние продольной (по глубине потока пластин) и поперечной (по его ширине) неравномерности распределения потоков теплоносителей Хо Численное значение, Хо, подбирается в процессе обобщения данных так, чтобы минимизировать среднеквадратическое отклонение экспериментальных значений ^ от аппроксимирующей кривой.

В данной работе в качестве исследуемых РПТО были выбраны теплообменники следующих фирм-производителей: «Машимпекс», «Ридан», «Еопдех», «Нипке-Т1иь». Результаты обобщения данных представлены на рисунках 1.4... 1.17

х1

Ми/Рг0'4 Ки/Рг0-4

Рисунок 1.4... 1.9 - Зависимости по теплообмену и гидродинамическому сопротивлению для ПТО фирмы «Рндап»

(тип пластин: ТМ, ТК, ГЬ)

Ми/Рг '

№1/Рг0'4

Ше"

1-

_

• \ ■

12» 15О0 ]730 3000 1И0 1УП

____I__

Ле"-Х 1"1 -Х?"2-... -Хп-11 •Х„>шс Ке"-Х,"'-Х/'2-...-Х...Л1-Х.

П-1 V

ХП1 -\г П2 V 0-1 -V" 1 Л-) *...'Лп.| *АИ1

Рисунок 1.10. ..1.15 - Зависимости по теплообмену и гидродинамическому сопротивлению для НТО фирмы «Машимпекс» (тип пластин:

ИТ, УТ)

Ки/Рг'

1 1

К-1 Ат

к

р1^

__^

« г 1

г/Яе"

6 *8» в—<(■

О 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 С,35

Ее"-Х,п1-Х-,"2-...-Х„.,п'1-Х^пк ХЛ'-Х/2-... •Х[ь1""'-Хакпк

Рисунок 1.16...1.17 -Зависимости по теплообмену и гидродинамическому сопротивлению для ПТО фирмы «Кипке-Иив»

В четвертой главе проводится экспериментальное исследование опытных образцов энергоэффективных поверхностей теплообмена.

Экспериментальная установка (рисунок 1.18) состоит из рабочего участка, включенного в два гидравлических контура в которых обеспечивается циркуляция теплоносителей, а также четырех измерительных блоков, установленных на входе и выходе каждого из контуров. Испытания поверхностей проводились методом теплообменника, включенного по противоточной схеме.

3. Обозначение Наименование Кол-во

1 РУ Рабочий участок 1

2 Т1.Т2 Термостаты 2

3 TO1.T02 Вспомогательные теплообменники 2

4 П 1 D11 П........ 1 П

5 Датчик температуры ! 6

6 Датчик давления \ 4

7 расходомер | 2

8 Теплосчетчик | 2

Рисунок 1.18 - Схема экспериментальной установки

Для получения информации, необходимой для выбора оптимальной формы профилей пластин (рисунок 1.19) было проведено экспериментальное исследование плоских каналов с гладкими пластинами, а также с платинами, имеющими шахматно-расположенное прерывистое плоское оребрение. Размеры каналов и ребер выбирались так, чтобы получаемые теплогидравлические характеристики испытанных образцов поверхностей теплообмена были близки к теплогидравлическим характеристикам используемых на практике пластинчатых теплообменников.

а)

Ш

б)

ltltltltl

Рисунок 1.19 - Варианты конструкции оребряощих вставок а) волнистая; о) ломаная Результаты экспериментальных исследований по теплообмену и гидродинамическому сопротивлению представлены в таблицах 1.3... 1.6.

Таблица 1.3 — Результаты эксперимента теплообменника ь плоским прерывистым шахматным оребрением

Л'" п/п °с °с 'ср, °С И, м вод. ст. О, кг/с Ар, Па и>, м/с Яе Ие* К« 4 а вт Д( к/к. 8*. %

1.1 50,0 43,8 46,9 0,0088 0,02 87 0,086 561 3095 15,4 0,29 486 33,62 1894/1859 + 1,87

1.2 11,4 16,35 13,9 0.023 0,023 220 0,100 326 1799 31,2 ,_ 0.43

2.1 51,0 47,4 49,2 0,025 0.039 243 0,169 1149 6334 12,2 0,18 564 34,89 2080/2061 + 0,90

2.2 11,3 17,3 14.3 0.022 0.022 215 0,096 316 1742 33,9 0,44

3.1 51,2 48.7 49.9 0.041 0.054 404 0,236 1627 8972 10,8 0.14 556 35,32 2059/2420 - 14,93

3.2 11.5 17,7 14,6 0,022 0,022 215 0,093 309 1703 36,6 0,4 5

4.1 51,4 49,4 50,4 0.066 0.074 649 0,322 2236 12330 9,5 0,11 611 35,40 2219/2557 - 13,19

4.2 11,7 18,2 14,9 0,020 0,022 196 0,096 1 321 1771 29,8 0,44

5.1 51,1 48,3 49,7 0,064 0,072 623 0,313 2150 11860 9,6 0,11 805 36,72 2821/3081 -8,43

5.2 11,1 14.85 12,9 0,049 0,051 480 0,219 697 3841 12,7 0,25

6.1 _51,3 46,8 49,1 0,025 0,039 243 0,169 1146 6317 12,2 0,18 705 36,55 2483/2412 + 2,94

6.2 10,9 14,1 12,5 0,048 0,053 470 0,225 706 3892 11,3 0.25

7.1 51,2 44,4 47,8 0,012 0,024 117 0,104 693 • 3824 14,4 0,25 652 36,27 2381/2202 + 8,12

7.2 11,0 14,0 12,5 0,047 0.052 455 0,222 697 3842 11,2 0,25

8.1 50,9 40,2 45,6 0,005 0,013 48 0,059 374 2063 17,3 0,29 573 33,19 2222/1963 + 13,18

8.2 10,9 13,5 12,2 0,047 0,053 460 0,225 700 3861 10.9 0,25

9.1 50,6 39,0 44,8 0,005 0,013 46 0,057 360 1986 17,3 0,40 611 33,50 2347/2116 + 10,88

9.2 10,3 11,8 11,1 0,137 0,097 1336 0,415 1254 6915 10,7 0,17

10.1 ,503 44,0 47,2 0.016 0,029 155 0,126 827 4559 13,5 0,29 727 35,73 2619/2500 + 4,50

Ю.2 10,45 1 12,3 11,4 0,137 0,094 1336 0,401 1221 6736 11,7 0,17

11.1 51,0 44,4 47,7 0,015 0,028 147 0,121 806 4445 13.7 0,19 733 35,83 2632/2415 -8,96

11.2 10,7 12,95 11,8 0,098 0,078 955 0,332 1024 5649 11,7 0,19

12.1 49,6 43,5 46,6 0,018 0,025 176 0,107 697 3845 23,8 0,25 621 35,35 2261/1986 + 13,80

12.2 8,6 13,8 11,2 0,017 0,028 165 0,122 369 2037 10,8 0,39

13.1 49,4 44,5 46,9 0,022 0,030 215 0,129 843 4648 20,0 0,22 607 35,59 2195/2020 + 8,66

13.2 8,7 14,1 11.4 0,015 0,027 149 0.115 349 1927 10,8 0,41

14.1 49,6 45,0 47,3 0,020 0,036 196 0.157 1036 5715 10,6 0,19 645 35,89 2312/2118 + 9,16

14.2 8,7 14,1 11,4 0,017 0,028 165 0,122 371 2048 10,8 0,39

15.1 51,5 47,5 49,5 0,029 0,041 284 0,179 1223 6743 13.2 0,17 664 37,44 2284/3150 - 27,49

15.2 9,2 14,9 12,1 0,018 0,028 159 0,119 369 2035 10,9 0,39

16.1 52,9 48,6 50,8 0,025 0,040 245 0,174 1219 6720 11,5 0,17 688 38,74 2286/2132 + 7,22

16.2_ 8,9 15,1 12,0 0,015 0,026 146 0,113 351 1934 10,9 0,41

17.1 51,6 47,2 49,4 0,025 0,041 245 0,179 1221 6731 10.7 0,17 728 39,89 2350/2492 -5,70

17.2 8,1 10,9 9,5 0,061 0,062 599 0,265 767 4231 10,2 0,24

18.1 54,8 49,4 52,1 0,019 0,034 189 0,150 1072 5912 11,7 0,19 755 42,39 2293/2360 -2,84

18.2_ 8,0 11,4 9,7 0,047 0,053 462 0,226 659 3634 10,4 0,26

19.1 53,0 49,0 51,0 0,020 0,034 196 0,150 1053 5808 12,2 0.19 570 42,29 2356/2623 - 10,18

19.2 7.8 9.6 8,7 0,085 0,075 830 0,322 913 5033 9,9 0,21

Таблица 1.4 — Результаты эксперимента теплообменника с треугольным шахматным оребреяием

№ n/n °C 'выхЬ °с °C 'вых2, "С í,,°C t2,°C Gl, кг/с wl, м/с Reí API, Па G2, кг/с w2, м/с Re2 ЛР2, Па Q, Вт Д t, °C K, BT/M2 К Ka Sk, %

1 52,1 49,8 17,9 20,5 50,97 19,17 0,07 0,34 2103 1080 0,07 0,31 1011 491 732,73 31,79 2445 2439 0,24

2 52,2 49,7 17,8 19,9 50,94 18,88 0,07 0,34 ' 2110 1129 0,09 0,40 1306 609 771,86 32,06 2554 2533 0,83

3 52,2 50,0 17,9 20,7 51,10 19,30 0,07 0,34 2108 1129 0,06 0,26 858 294 689,04 31,80 2299 2384 -3,55

4 32,1 50,1 17,8 21,3 51,11 19,51 0,07 0,34 2101 U29 0,04 0,20 655 2.45 642,29 31,60 2157 2282 -5,48

5 49,3 17,7 20,9 50,56 19,30 0,06 0,26 1612 844 0,05 0,21 684 .245 612,61 31,26 2079 2143 -2,96

6 52, i 48,8 17,9 20,8 50,43 19,37 0,04 0,20 1206 736 0,05 0,21 690 294 559,03 31,06 1910 2029 -5,89

7 52,0 49,0 17,9 20,2 50,54 19,07 0,05 0,24 1481 756 0,07 0,30 990 402 648,46 31,47 2186 2242 -2,46

8 52,2 48,9 18,0 20,0 50,53 18,95 0,05 0,24 1478 785 0,08 0,37 1203 491 683,97 31,57 2299 2314 -0,66

9 51,6 46,4 17,8 19,3 48,98 18,55 0,03 0,12 716 491 0,08 0,38 1233 540 531,32 30,40 1854 1921 -3,49

10 SI,8 47,5 18,0 21,9 49,64 19,93 0,03 0,12 722 540 0,03 0,13 448 98 492,45 29,71 1759 1698 3,57

Примечание:

L В h 8«, x„ L op Fo F op f op d

0,145 0,065 0,00375 0,0005 40 0,115 0,00943 0,00748 0,00022 0,00342

«1» соответствует горячей стороне; «2» - холодной стороне.

при 200 < Reí < Rekp = 1500

Расчет К« и kt выполнен по формулам Витияга:

— ,, N-0.162/. 4-0.184 /г ч-0.344 г, N-0.092

сс.-=0.4И.р.«.с.рГг.Ке-°'536{^) {£} íop;= 4-7.6 6l{*f) {£) -Re-071'

при Rekp < Reí S 8000

— /, ч-0Л22/„ n0.08< N-0.781 / я N 0.534

Таблица 1.5 - результаты исследования теплообмена и гидравлического сопротивления на модели канала с одной теплопередающей

пластиной и двухсторонним оребрением в виде решеток плоских прерывистых ребер, образованных волнистыми вставками

№ и, "с 'и, °С и2°С ви кг/с 02, кг/с Ох, кВт <Э2, кВт 8&% м'1, м/с Ле, Рг, И^, М/С Ке2 Рг2

1 20,1 66,3 63,6 12,6 15,9 0,1528 0,1278 1,485 1,518 -2,22 0,6570 4419 2,723 0,5369 1366 8,392

2 20,1 63,8 61 12,5 15,6 0,1528 0,1361 1,54 1,519 1,36 0,6563 4255 2,837 0,5718 1447 8,443

3 20.1 62,3 59,6 12,6 15,4 0,1528 0,1472 1,485 1,484 0,067 0,6558 4163 2,906 0,6185 1563 8,456

4 20,1 60,6 58 12,6 15,1 0,1528 0,1583 1,43 1,425 0,35 0,6553 4059 2,988 0,6651 1674 8,494

5 20,1 59,7 57,2 12,6 14,9 0,1528 0,1681 1,375 1,3915 -1,2 0,6551 4005 3,032 0,7059 1773 8,520

6 20,1 59,5 56,9 12,6 14,8 0,1528 0,1764 1,43 1,397 2,32 0,6550 3989 3,045 0,7409 1858 8,533

7 20,1 59,1 56,5 12,6 14,7 0,1528 0,1847 1,43 1,3965 2,34 0,6549 3964 3,067 0,7759 1943 8,546

8 20,1 58,6 56 12,6 14,6 0,1528 0,1944 1,43 1,4 2,1 0,6547 3933 3,093 0,8167 2043 8,559

9 20,1 58 55,5 12,2 14,1 0,1528 0,2028 1,375 1,387 -0,873 0,6546 3899 3,123 0,8515 2105 8,677

10 20,1 57,4 54,9 12,1 13,9 0,1528 0,2139 1,375 1,386 -0,8 0,6544 3862 3,157 0,8981 2212 8,717

Окончание таблицы 3.5

№ к, Вт/(м2 К) к,, Вт/(м2 К) 5 к, % АЛ. Па Л/>2, Па АЛ„ Па АЯй, Па 5 АР,, % 5 ДР2, %

1 3888,1 4413,2 -11,9 3042,0 2355,1 2725,135 2390 11,63 -1,42

2 4080,0 4469,7 -8,7 3042,0 2600,4 2745,603 2670 10,793 -2,78

3 4104,8 5361,8 -23,4 3042,0 3042,0 2757,606 3140 10,313 -3,10

4 4071,9 5460,6 -25,4 3042,0 3532,6 2771,596 3570 9,76 -1,15

5 4042,9 5547,2 -27,1 3042,0 3827,0 2778,945 3970 9,47 -3,68

6 4077,2 5623,7 -27,5 3042,0 4268,6 2781,125 4330 9,38 -1,42

7 4108,2 5694,6 -27,9 3042,0 4612,0 2784,63 4700 9,24 -1,87

8 4160,9 5772,6 -27,9 3042,0 5102,7 2789,043 5150 9,07 -8,86

9 4132,2 5823,2 -29,0 3042,0 5593,3 2793,937 5560 8,88 6,12

10 4172,4 5900,1 -29,3 3042,0 6084,0 2799,324 6120 8,67 -5,09

Примечание:

£м=88,75 Ке0Л66

Таблица 1.6 — результаты исследования теплообмена и гидравлического сопротивления на модели канала с одной теплопередающей

№ 'и /с '12 "С 'гГС 122"С 61, кг/с бг, кг/с 01. Вт 02, Вт 6 д,% И>1, м/с Ке, Рг, И>2, М/С Кс2 Рг2

1 18,7 68,2 64,6 '""И.З 19,9 0,0736 0,0306 1108 1100 0,7 0,4320 2Э47 2,662 0,1752 458 8,061

2 18,7 69,5 65,4 11,2 19,2 0,0736 0,0383 1262 1284 -1,7 0,4322 2Э92 2,619 0,2197 569 8,157

3 18,7 69,3 "б^СвП 11,2 18 0,0736 0,0478 1385 1361 1,8 0,4321 2Э75 2,635 I 0,2738 698 8,304

4 18,7 69 64,3 11,2 17,3 0,0736 0,0558 1447 1427 1.4 0,4321 2958 2,652 0,3199 809 ^,392

5 18,7 66,2 61,4 11 15,9 0,0736 10,0694 1477 1426 3,5 0,4315 2338 2,774 0,3978 985 8,598

6 18,7 65,6 60,7 11 15,5 0,0736 0,0750 1508 1414 6,2 0,4314 2В10 2,803 0,4295 1058 8,651

7 1 18,7 62,4 10,8 15,1 0,1056 одаз?1 1544 1501 2,7 0,6179 3581 2,921 0,4772 1166 8,731

8 18,7 61,1 57,9 11 15,7 0,1056 0,0722 1411 1422 -0,8 0,6175 3313 2,978 0,4136 1022 8,625

9 18,7 61 58 11 16,5 0,1056 0,0583 1323 1344 -1,6 0,6175 3313 2,978 0,3342 834 8,520

10 18,7 61,4 58,5 11 17,4 0,1056 0,0472 1279 1266 1,0 0,6177 3339 2,956 0,2706 633 8,405

11 18,7 61,8 59,1 | 11 18,7 0,1056 0,0361 1191 1165 2,2 0,6178 3369 2,931 0,2070 531 8,243

Окончание таблицы

№ А, Вт/(м2 К) К, Вт/(м* К) 6 к, % АР 1, Па ДР2, Па ДЛ„ Па ¡•Рга. Па о ДЯ,. % 8 АРг, %

1 2538,5 3462,7 -26,7 1684,3 491,0 1714,0 438,3 -1,73 12,0

2 2879,5 3678,2 -21,7 1684,3 638,3 1708,7 627,9 -1,43 1,71

3 3038,4 3885,5 -21,8 1684,3 981,9 1710,7 992,0 -1,54 -1,02

4 3188,2 4036,3 -21,0 1684,3 1276,5 1712,7 1308,0 -1,66 -2,43

5 3315,4 4232,5 -21,7 1684,3 1816,6 1727,3 1930,1 -2,49 -5,90

6 3318,2 4305,8 -22,9 1684,3 2160,2 1730,8 2213,1 -2,68 -2,41

7 3685,8 4709,8 -21,7 3404,5 2651,2 3294,0 2669,4 3,35 -0,72

8 3608,7 4536,0 -20,4 3404,5 2012,9 3306,0 2069,5 2,98 -2,73

9 3440,9 4293,5 -19,9 3404,5 1374,7 3306,0 1417,0 2,98 -3,02

10 3241,7 4065,5 -20,3 3404,5 932,8 3301,3 973,9 3,12 -4,21

11 2993,4 3788,2 -21,0 3404,5 638,3 3296,1 604,8 3,29 5,50

В пятой главе проводится сравнение теплообменников по энергетической эффективности.

Рассмотрены три типа теплообменных аппаратов: РПТО, теплообменный аппарат, набираемый из листов с шахмотно-расположенным прямым оребрением (3 варианта) и КТТО.

Сопоставление выполнено при трех различных условиях, представляющих практический интерес при выборе рациональной конструкции теплообменника для тепловых пунктов систем теплоснабжения или установок, применяемых в технологии. В качестве базового аппарата, с теплогидравлическими характеристиками которого сравнивались теплогидравлические характеристики аппарата разрабатываемой конструкции, был выбран теплообменник с гофрированными пластинами, подобранный с помощью программы расчета и подбора пластинчатых теплообменников фирмы «ЯопЛех». рекомендованной к практическому использованию.

Таблица 1.7 - Результаты сопоставления характеристик теплообменников

Х*р*п*ряпт НН№04 иълг-ъ. ввпи 3500020x2 ЯН N.14 101-23-15. т/в с яртхт врсрынсяга ввпя 200012№2 НН№62 ^■з-км-тг ВБПИ 1000.01.20*2

мбрия

Быт вй 1 Э Биопш

<3.*Бт 76 78,78 77.87 281 74 153 179,2 201,6 2208 191 1904 2139 19® \ТЭ5 0 172

¿Р.Г* 380 254/3 112.364 389,252 100 580 250,546 674,603 607 ¿а 1200 47® 2946 921,287 4934 ' 160С0

¿Р,П* 2430 1643 183.181 2586 1800 3530 1963 1963 36С0 45С0 29210 18075 3275 31590 20400

Я.Л» 0,087 0.М 0,051 0.364 о,оэ» 0,356 0.191 0,632 0,537 0,742 25.99 16.388 «.73 92,761 89,39

М.,П* 1,473 1,00 0.Ш 6.9С8 1,138 5,731 3,187 3,187 8.138 7,319 429,183 265,554 48,133 1644 7П$5

X, Вт>'и К 6340 202 1418 2891 _ 2491 2340 2741 2920 _ 4130 2849 • 2564 5т _

2303 38« 16550 753,711 3017 1523 2170 2248 100 1092 200£09 69?£53 3348 948915 223/15

150/7) 150/30 13СЯ5 130« 130« 150/Л 150/70 130 «5 13ГЛ5 130® 150.40 150(70 130Я5 130« 130 «5

95*5 95155 95165 95Д55 95Я55 95« 5 95*5 95/65 95X5 95/6« 95Я5 95*5 95К5 95С5 95«5

йЧ 1.04 1,02 3.70 0,97 _ 0,93 1.04 1,14 0.99 _ 1,12342437 т 9,13 0,92

ЬД: _ 0,68 0,08 0,46 _ . _ 0,94 0,56 1,17 _ _ о.еювзоя С,И 1Д8 _

5./Е,- 1,68 7,18 0,32 _ . 1,43 1.48 0,71 0.72 _ 2,474X1951 16.® 4,73 1.11

АР _ 0.70 0,30 1,02 саб _ 0,54 1,16 1.05 2,07 _ с.ежажз 0,19 1,05 • : 3,40

АР АР.. 0,68 0,08 ^ 1.06 0.74 _ 0,5« 0,56 1,02 1.27 _ С.П 1.10 0,70

Свлшяв. •Зв.4 -те* -13*1 -464 1(,31 Щ^О •37,3 •«иг 240,43

.91/* - -25ДЗ •44»4 -44р» - 27,« -

СЙДВММЙЬ ата^й. - - - 259,74 - - — - 14)40 - - - - 113,34 -

с.»* 0,22 0,22 0.44 0,9 0,2» 0,59 0,59 0.90 0,85 0.594 5,31 5.31 7,1 18 5.365

ол? 0,59 0.« 2,6 1,5? 1,58 1,58 V 1.383 14.3 14,3 14,3 50 14,31

0.418 0,84 0.418 0,4:8 _ 0.744 0.744 0,744 0,744 _ 1.457 2,914 1.457 1,457 _ .

В ' 0,158 0,05 0.108 0.1СВ _ 0,1© 0,583 0,133 0,183 _ 0,455 0,2275 ' 0,455 0.455 _

1ор 0,24 0,52 0,2« 0,7« _ VI 0,51 0.51 0,51 _ ' 0,95 1$ ' 0,95 0,95 _

Ьт. _ 0,0» 0.005 _ 0.005 0,0В 0,005 _ _ 0,005 0,005 ода _

5 ■ _ 0,0045 С,016 0,016 _ 0.0045 0,0045 0,0045 ■ 0.016 0,0045 0,0015 _

* _ С,СМ 0,005 0,005 _ 0.005 0,003 0,005 — 0.0(25 С.С05 0,005

г. 12 б 6 _ _ 11 11 11 _ _ 14 101 101 _ .

г ■ _ 11« 52 52 _ _ 102 102 102 _ _ 380 190 190 _

г. 42 ' ' 42 42 42 _ 23 2Э 23 23 _ ■ 104 104 104 104 _ ••

Анализ полученных результатов свидетельствует об успешном решении поставленной задачи. При равной тепловой мощности сравниваемых аппаратов гидравлические потери в разрабатываемом теплообменнике меньше, чем в базовом на - 30,4...- 46,5 % (1 вариант), - 44,39...- 92,46 % (2 вариант). В случае равенства гидравлических потерь тепловая мощность теплообменника предложенной конструкции превышает тепловую мощность базового аппарата на + 14,4...+ 813,34% (3 вариант).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Впервые получена сводка частных теплогидравлических характеристик РПТО, выпускаемых рядом отечественных и зарубежных производителей.

2. На основе результатов проведенных расчетных исследований получены обобщенные теплогидравлические характеристики для современных РПТО. Полученные теплогидравлические характеристики позволяют рассчитывать теплообмен в каналах таких аппаратов со среднеквадратичной погрешностью ±2,7-19,1 % при максимальном 37,1 % и сопротивление со среднеквадратичной погрешностью ±3,8-21%, при максимальном 38,2 %.

3. На основе результатов численного исследования с использованием специализированного пакета «Р1иеп1:-б.3.26» подтверждено, что формирование течения в трубах с поперечной кольцевой и винтовой накаткой практически завершается на первых трех периодах их продольного профиля.

4. Получены новые экспериментальные данные по теплообмену и сопротивлению каналов, образованных пластинами с шахматно-расположенными прерывистыми ребрами (таблицы 1.3... 1.6).

5. Уточнен перечень и правила вычисления безразмерных геометрических переменных, используемых при получении обобщенных теплогидравлических характеристик ПТО (таблица 1.2). В процессе обобщения теплогидравлических характеристик ПТО доказана необходимость введения дополнительного фактора, учитывающего влияние неравномерности распределения потоков теплоносителей по ширине и глубине пакета пластин в ПТО, Х0 (эмпирический коэффициент), позволяющий учесть неравномерность распределения потока по глубине и ширине пакета пластин.

6. В результате выполнения обобщения данных для учета влияния геометрии на теплообмен и сопротивление был получен геометрический комплекс в

Ык

виде ег = Д-У*'', особенностью которого является то, что показатели

м

степени при каждом Х„ строго говоря, не отражают истинного влияния каждого из этих факторов, являющихся, как правило, взаимозависимыми, на величину № или с,.

7. Проведено и доказано, что для расчета коэффициента теплообмена и гидродинамического сопротивления можно использовать формулы 1 А.Р. Витинга Среднеквадратичные отклонения эксперименгшзьных значений коэффициентов теплопередачи от рассчитанных с использованием зависимостей от формул составили: для шахматно-расположенных плоских прерывистых ребер - 0,24...27,49 %. Причины в отсутствии идеального контакта между основаниями ребер и пластинами и различие условий обтекания ребер потоком теплоносителя в зависимости от формы оребряющих вставок (рисунок 1.19).

8. На основании полученных результатов сравнения теплообменников и оценки энергосбережения в качестве наилучшего выбран вариант 2, для

/

которого экономия электрической энергии - ДЭг=59...863 %, топлива -ЛВг= 1,65 кгу.т./год (таблица 1.7).

Список публикаций

1. Юркина М.Ю., Ефимов A.JI. Численное моделирование процессов теплообмена и гидравлического сопротивления при движении вязких и нелинейио-вязких жидкостей в профилированных каналах // Энергосбережение и водоподготовка. 2009. - №2 - с. 72 - 74.

2. М. Yu. Yurkina, E.V. Ovchinnikov, A.L. Efimov., Generalization of the Data on Heat Transfer and Resistance for a flow in Profiled Channels and Plate Heat Exchangers // Heat Transfer Research. 2009. - Vol. 2 -No. 3 - p. 225 - 234.

3. Бережная O.K., Ефимов A.JI., М.Ю. Юркина. Обобщение данных по теплообмену и сопротивлению профилированных каналов теплообменников // Труды Четвертой национальной конференции по теплообмену: В 8 томах. Т.6. Дисперсные потоки и пористые среды. Интенсификация теплообмена. -М.: МЭИ, 2006. - с. 219-222: ил.

4. A.JI. Ефимов, В.О. Данилов, М.Н. Попова, М.Ю. Юркина. Режимы работы и особенности расчета паропровода системы теплоснабжения промышленного предприятия при переменной тепловой нагрузке. // Научная конференция по теплоэнергетике НКТЭ-2006, 4-8 сентября 2006 г. Материалы докладов, под. ред. Ю.Г. Назмеева, В.М. Шлянникова. - Казань: Иссл. Центр пробл. энерг. КазаНЦРАН, 2006. -Т.1.-392 с.

5. A.JI. Ефимов, Е.В. Овчинников, М.Ю. Юркина. Обобщение данных по теплообмену и сопротивлению в профилированных каналах и для пластинчатых теплообменных аппаратов. // Труды XVI школы-семинара молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А.И. Леонтьева. «Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках». 21-25 мая 2007 г., Санкт-Петербург. В 2 томах. - М.: Издательский дом МЭИ, 2007. С. 376-379.

6. A.JI. Ефимов, Е.В. Овчинников, М.Ю. Юркина. Моделирование процессов теплообмена и гидродинамики в профилированных каналах с использованием пакета FLUENT 6.3.26. II Энергосбережение - теория и практика: труды Четвертой международной школы-семинара молодых ученых и специалистов. М.: МЭИ, 2008.-с. 125-127.

Подписано в печать У?. JJ- 09г.3ак. Тир. п.л. Полиграфический центр МЭИ(ТУ) Красноказарменная ул.,д.13

Оглавление.

Условные обозначения.

Введение.

1 Состояние вопроса.

1.1 Теплообменное оборудование в системах теплоснабжения.

1.2 Достоинства и недостатки современных конструкций теплообменных аппаратов систем теплоснабжения и технологии.

1.3 Состояние вопроса о методах борьбы с загрязнениями поверхностей РПТО и КТТО.

1.4 Состояние вопроса о методах расчета рекуперативных теплообменных аппаратов систем теплоснабжения и технологии.

1.5 Состояние вопроса получения обобщенных зависимостей для рекуперативных теплообменных аппаратов.

1.6 Методы оценки энергетической эффективности теплообменников.

2 Численное исследование процессов теплообмена и гидродинамики в каналах сложной геометрии

2.1 Основные цели и задачи численного моделирования

2.2 Выбор математической модели и модели турбулентности.

2.3 Построение расчетной сетки.

2.4 Результаты численного исследования.

3 Обобщение результатов расчета РПТО, полученных с использованием программ.

3.1 Метод получения обобщенных характеристик по теплообмену и сопротивлению для РПТО.

3.2 Исходные данные. Выбор программ фирм-производителей современных РПТО.

3.3 Результаты расчетного исследования процессов теплообмена и сопротивления в каналах РПТО.

4 Экспериментальные исследования опытных образцов энергоэффективных поверхностей теплообмена. ^^

4.1 Описание лабораторной экспериментальной установки

4.2 Измерительное оборудование и компьютерный измерительный комплекс.

4.3 Оценка погрешностей измерения.

4.4 Методика обработки экспериментальных данных по теплообмену и гидравлическому сопротивлению исследованных поверхностей.

4.5 Результаты экспериментальных исследований в каналах РПТО.

5 Сравнение теплообменников по энергетической эффективности.

Выводы.

В последние годы в России проводится замена устаревшего тепломеханического оборудования в тепловых пунктах систем теплоснабжения. Используемые ранее кожухотрубные водоподогреватели (КТТО) заменяют пластинчатыми теплообменниками (ПТО), поверхности теплообмена которых набирают из гофрированных пластин. Причем заменяют кожухотрубные аппараты преимущественно на ПТО разборного типа (РПТО). Пластинчатые теплообменные аппараты отличаются более высокими, чем кожухотрубные (КТТО) с гладко-стенными трубками, коэффициентами теплопередачи и соответственно меньшими габаритными размерами. Достоинством РПТО является также удобство монтажа, разборки и чистки греющих поверхностей и, как следствие, - меньшие (до 30 %) эксплуатационные затраты. Для изготовления теплопередающих пластин используют нержавеющие стали, более стойкие, чем латунь, из которой изготавливают трубчатые поверхности нагрева КТТО, что ведет к увеличению срока службы теплообменников. В ПТО, кроме того, медленней образуются отложения на поверхности теплообмена. Однако недостатками применяемых в настоящее время пластинчатых теплообменников являются повышенные гидравлические сопротивления каналов, образованных гофрированными пластинами. Поэтому при их расчете и подборе скорость воды не рекомендуется принимать выше 0,4 м/с (в кожухотрубных до 1,5 м/с), что ограничивает возможность интенсификации теплообмена увеличением скорости теплоносителя. Еще одним недостатком ПТО является то, что изменение площади поверхности теплообмена увеличением или уменьшением количества пластин ведет неизбежно к изменению проходных сечений каналов обоих теплоносителей, что создает определенные трудности его расчета и подбора. Тогда как в теплообменниках, набираемых из кожухотрубных секций, этого недостатка удается избежать.

Основная трудность расчета, подбора и дальнейшего совершенствования ПТО связана с тем, что их расчет осуществляется по компьютерным программам зарубежных фирм-разработчиков, при написании которых используются не обобщенные, а частные теплогидравлические характеристики (зависимости по теплообмену и сопротивлению), полученные для каждого типоразмера пластин и теплообменников по результатам их натурных испытаний. При этом фирмы-разработчики и изготовители теплообменников не приводят полной информации о геометрии пластин и образованных ими каналов в каталогах, справочных материалах и протоколах-распечатках результатов расчета и подбора ПТО. Указанные обстоятельства затрудняют проверку сделанного выбора наиболее рационального типоразмера водоподогревателей, препятствуют проведению работ по совершенствованию их конструкции.

Альтернативным решением может стать применение кожухотрубных секций с профилированными трубками. Для поверхностей теплообмена, набираемых из профилированных труб, имеется относительно большое количество эмпирических зависимостей по теплообмену и сопротивлению. Но их анализ показал, что при обработке опытных данных некоторые особенности геометрии (в частности форма интенсификатора) не принимались во внимание или учитывались не полностью. Поэтому возникают проблемы при их обобщении. Более того, от заводов-изготовителей имеется информация о значительном сокращении срока эксплуатации профилированных труб, изготовленных холодной прокаткой, по сравнению с гладкими.

Получение обобщенных теплогидравлических характеристик ПТО и профилированных труб представляется весьма актуальной и полезной с научной и практической точек зрения задачей. Это позволит сделать более универсальными методы их расчета, глубже изучить механизм интенсификации теплообмена в профилированных трубах и каналах, более обоснованно выбирать эффективные поверхности теплообмена и теплообменные аппараты.

Объект исследования:

Разборные пластинчатые теплообменные аппараты, кожухотрубные теплообменные аппараты с профилированными трубками.

Целью работы является разработка рекомендаций по совершенствованию ПТО путем повышения показателей энергетической эффективности на основе результатов расчетного, численного и экспериментального исследований теплообмена и гидравлического сопротивления в каналах с профилированными стенками.

Задачи работы:

- численное исследование процессов теплообмена и сопротивления в трубах с кольцевой поперечной накаткой;

- получение обобщенных теплогидравлических характеристик для РПТО;

- экспериментальное исследование теплогидравлических характеристик перспективных поверхностей нагрева для РПТО;

- сравнение показателей энергетической эффективности современных пластинчатых и трубчатых теплообменников и теплообменников с перспективными поверхностями нагрева;

- формулирование рекомендаций по внедрению перспективных поверхностей нагрева;

- оценка энергосбережения при использовании ПТО с перспективными поверхностями нагрева водяных систем теплоснабжения.

Научная новизна:

1. Впервые получена сводка частных теплогидравлических характеристик РПТО, выпускаемых рядом отечественных и зарубежных производителей.

2. На основе результатов проведенных расчетных исследований получены обобщенные теплогидравлические характеристики для современных РПТО, позволяющие рассчитывать теплообмен в каналах таких аппаратов со среднеквадратичным отклонением ± 2,7 - 19,1 при максимальном 37,1 % и сопротивление со среднеквадратичным отклонением ± 3,8 - 21, при максимальном 38,2 %.

3. Уточнен перечень и правила вычисления безразмерных переменных, используемых при получении обобщенных теплогидравлических характеристик РПТО.

4. В процессе обобщения теплогидравлических характеристик РПТО доказана необходимость введения дополнительного фактора, учитывающего влияние неравномерности распределения потоков теплоносителей по ширине и глубине пакета пластин в ПТО.

5. На основе результатов численного исследования с использованием специализированного пакета «Р1иеп1;-6.3.26» подтверждено, что формирование течения в трубах с поперечной кольцевой накаткой практически завершается на первых трех периодах их продольного профиля.

6. Получены новые экспериментальные данные по теплообмену и сопротивлению каналов, образованных пластинами с шахматно-расположенными плоскими прерывистыми ребрами.

Практическая ценность:

1. Полученные частные и обобщенные теплогидравлические характеристики позволяют рассчитывать и подбирать РПТО, а также оптимизировать их конструктивные размеры и режимные параметры расчеты РПТО, основанные на методах среднего температурного напора и эффективности.

2. Уточненный в работе метод обобщения теплогидравлических характеристик РПТО с использованием безразмерный переменных, может быть использован для получения аналогичных характеристик продукции вновь появляющихся на рынке производителей и поставщиков РПТО.

3. Полученные результаты сравнения энергетических показателей исследованных поверхностей нагрева, а также проведенная оценка энергосбережения, доказывают практическую ценность и перспективность применения в ПТО пластин с шахматно-расположенными плоскими прерывистыми ребрами.

4. Исследования теплообмена и сопротивления в трубах с профилированными стенками с помощью специализированного пакета «Р1иеп1-6.3.26» подтверждают возможность получения надежных данных, не прибегая к более дорогостоящему физическому эксперименту;

5. Результаты научной работы рекомендованы для применения в проектных институтах и организациях при разработке исполнительной документации систем теплоснабжения. Использованы при выполнении НИР и НИОКР по разработке эффективных теплообменников с интенсифицированными поверхностями нагрева в соответствии с госконтрактами № 02.516.11.6025 от 26 апреля 2007 и № 02.526.11.6014 от 10.07.2009 с Федеральным агентством по науке и инновациям РФ, а также НИР по теме «Исследования иеизотермического течения нелинейно-вязкой жидкости в профильно-витых каналах» в рамках тематического плана Рособразования в 2007-2008 гг. Достоверность

Приведенные в диссертационной работе результаты и выводы базируются на проведенных расчетно-экспериментальных и численных исследованиях, а также на сопоставлении части результатов исследования с имеющимися результатами других авторов.

На защиту выносятся:

- частные и обобщенные зависимости по теплообмену и гидродинамическому сопротивлению для ряда современных РПТО;

- проведенные автором результаты экспериментальных исследований РПТО с перспективными поверхностями нагрева;

- результаты численных исследований процессов теплообмена и гидравлического сопротивления в трубах с поперечной кольцевой накаткой;

- результаты сопоставления современных РПТО, КТТО с профилированными трубками и РПТО с шахматно-расположенными плоскими прямоугольными прерывистыми ребрами;

- результаты проведенной оценки энергосбережения при использовании ПТО с перспективными поверхностями нагрева водяных систем теплоснабжения.

Апробация работы

Основные положения работы, результаты расчетно-экспериментальных и численных исследований докладывались и обсуждались на:

- 11 ,12, 13, 14, 15 -ой Международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов. Радиоэлектроника, электротехника и энергетика, Москва 2005, 2006, 2007, 2008, 2009 гг.;

- Четвертой Российской национальной конференции по теплообмену. Вынужденная конвекция однофазной жидкости. М.: МЭИ, 2006.;

- XVI школе-семинаре молодых ученых и аспирантов под руководством академика А.И. Леонтьева: Проблемы газодинамики и теплообмена в энергетических установках. 20-25 мая 2007 г., г. Санкт-Петербург.

- Четвертой Международной школе-семинаре молодых ученых и специалистов. Энергосбережение. Теория и практика. М.: МЭИ, 20-24 октября 2008 г.

- ежегодных семинарах аспирантов кафедры ТМПУ (2006 - 2009 гг.).

Публикации

Основные результаты диссертационной работы изложены в следующих опубликованных работах:

1. Юркина М.Ю., Ефимов A.JI. Численное моделирование процессов теплообмена и гидравлического сопротивления при движении вязких и нелинейно-вязких жидкостей в профилированных каналах // Энергосбережение и водоподготовка. 2009. - №2 - С. 72 — 74.

2. М. Yu. Yurkina, E.V. Ovchinnikov, A.L. Efimov., Generalization of the Data on Heat Transfer and Resistance for a flow in Profiled Channels and Plate Heat Exchangers // Heat Transfer Research. 2009. - Vol. 2 -No. 3 - p. 225 - 234.

3. Бережная O.K., Ефимов A.JI., М.Ю. Юркина. Обобщение данных по теплообмену и сопротивлению профилированных каналов теплообменников // Труды Четвертой национальной конференции по теплообмену: В 8 томах. Т.6.

Дисперсные потоки и пористые среды. Интенсификация теплообмена. — М.: МЭИ, 2006. - с. 219-222: ил.

4. A.J1. Ефимов, В.О. Данилов, М.Н. Попова, М.Ю. Юркина. Режимы работы и особенности расчета паропровода системы теплоснабжения промышленного предприятия при переменной тепловой нагрузке. // Научная конференция по теплоэнергетике НКТЭ-2006, 4-8 сентября 2006 г. Материалы докладов, под. ред. Ю.Г. Назмеева, В.М. Шлянникова. - Казань: Иссл. Центр пробл. энерг. КазаНЦРАН, 2006. -Т.1.-392 с.

5. A.J1. Ефимов, Е.В. Овчинников, М.Ю. Юркина. Обобщение данных по теплообмену и сопротивлению в профилированных каналах и для пластинчатых теплообменных аппаратов. // Труды XVI школы-семинара молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А.И. Леонтьева. «Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках». 21-25 мая 2007 г., Санкт-Петербург. В 2 томах. - М.: Издательский дом МЭИ, 2007. С. 376-379.

6. A.J1. Ефимов, Е.В. Овчинников, М.Ю. Юркина. Моделирование процессов теплообмена и гидродинамики в профилированных каналах с использованием пакета FLUENT 6.3.26. // Энергосбережение - теория и практика: труды Четвертой международной школы-семинара молодых ученых и специалистов. М.: МЭИ, 2008. - с. 125 - 127.

Структура и объем работы

Диссертация изложена на 179 страницах и состоит из введения, пяти глав, выводов, приложения. Работа содержит 52 рисунка и 28 таблиц, 4 приложения, список использованных источников содержит 95 наименований.

выводы

1. Впервые получена сводка частных теплогидравлических характеристик РПТО (таблицы 3.1.3.2), выпускаемых рядом отечественных и зарубежных производителей.

2. На основе результатов проведенных расчетных исследований получены обобщенные теплогидравлические характеристики для современных РПТО. Полученные теплогидравлические характеристики позволяют рассчитывать теплообмен в каналах таких аппаратов со среднеквадратичной погрешностью ± 2,7 - 19,1 % при максимальном 37,1 % и сопротивление со среднеквадратичной погрешностью ± 3,8 — 21%, при максимальном 38,2 % (рисунки 3.7.3.18).

3. На основе результатов численного исследования с использованием специализированного пакета «Р1иеп1;-6.3.26» подтверждено, что формирование течения в трубах с поперечной кольцевой накаткой практически завершается на первых трех периодах их продольного профиля.

4. Получены новые экспериментальные данные по теплообмену и сопротивлению каналов, образованных пластинами с шахматно-расположенными прерывистыми ребрами (таблицы 4.1.4.4).

5. Уточнен перечень и правила вычисления безразмерных геометрических переменных, используемых при получении обобщенных теплогидравлических характеристик ПТО (таблица 3.1). В процессе обобщения тепло-гидравлических характеристик ПТО доказана необходимость введения дополнительного фактора, учитывающего влияние неравномерности распределения потоков теплоносителей по ширине и глубине пакета пластин в ПТО, Ха (эмпирический коэффициент), позволяющий учесть неравномерность распределения потока по глубине и ширине пакета пластин.

6. В результате выполнения обобщения данных для учета влияния геометрии на теплообмен и сопротивление был получен геометрический ком

1=к плекс в виде Ег = ^хк,р, особенностью которого является то, что показа1 тели степени при каждом строго говоря, не отражают истинного влияния каждого из этих факторов, являющихся, как правило, взаимозависимыми, на величину N11 или

7. Доказано, что для расчета коэффициента теплообмена и гидродинамического сопротивления можно использовать формулы А.Р. Витинга. Среднеквадратичные отклонения экспериментальных значений коэффициентов теплопередачи от рассчитанных с использованием зависимостей от формул составили: для шахматно-расположенных плоских прерывистых ребер - 0,24.27,49 %. Причины в отсутствии идеального контакта между основаниями ребер и пластинами и различие условий обтекания ребер потоком теплоносителя в зависимости от формы оребряющих вставок (рисунок 4.5).

8. На основании полученных результатов сравнения теплообменников и оценки энергосбережения в качестве наилучшего выбран вариант 2, для которого экономия электрической энергии — АЭ— 6,5. 12,6, кВтч/год, а экономия топлива Д5=1,5.2.9, т у.т./год (таблица 5.2), величина ТТЧ2 г составила 1206 т у.т./т.

1. Гортышев Ю.Ф., Олимпиев В.В. Теплообменные аппараты с интенсифицированным теплообменом. Казань: КГТУ, 1999. 205 с.

2. Дрейцер Г.А. О некоторых проблемах создания высокоэффективных трубчатых теплообменных аппаратов. // Новости теплоснабжения. — 2004. -№5.

3. Калинин Э.К., Дрейцер Г.А., Ярхо С.Э. Интенсификация теплообмена в каналах. М.: Машиностроение, 1981. — 205 с.

4. Мигай В.К. Повышение эффективности современных теплообменников. JL: Энергия, 1980.- 182 с.

5. Антуфьев В.М. Эффективность различных форм конвективных поверхностей нагрева. M.-JL: Энергия, 1966. 183 с.

6. Антуфьев В.М. и др. Теплообменные аппараты из профильных листов. JL: Энергия, 1972. — 128 с. с илл.

7. Nunner W. Wärmeübergang und Druckabfall in rauhen Rohren.- «VDJ. Forschungsheft», 1956, № 22, H. 456. 5 39 S.

8. Калинин Э.К. и др. Интенсификация теплообмена в каналах. М.: Машиностроение, 1972. 219 с. с илл.

9. Кузма-Кичта Ю.А. Методы интенсификации теплообмена: Учебное пособие по курсу «Методы интенсификации теплообмена». М.: Изд-во МЭИ, 2001.- 112 с.

10. Величко В.И., Пронин В.А. Интенсификация теплоотдачи и повышение энергетической эффективности конвективных поверхностей теплообмена. М.: Изд-во МЭИ, 1999. 64 с.

11. Ефимов А.Л., Бережная O.K., Данилина A.B. Расчет и интенсификация теплообмена в промышленных теплообменниках. М.: Издательство МЭИ, 2005.

12. Бережная O.K. Автореф. дис. .канд. техн. наук. М.: МЭИ, 2005. 64 с.

13. Гухман A.A., Кирпиков В.А. Исследование теплообмена и гидродинамического сопротивления при турбулентном течении газа в поле продольного знакопеременного градиента давления. Ч. I и II // ИФЖ. 1969. Т XVI. №4. с. 582-591. №6. с. 984-988.

14. Светлов Ю.В. Интенсификация гидромеханических и тепловых процессов в аппаратах теплоснабжения. М.: Энергоатомиздат, 2003 г. 304 с.

15. Барановский Н.В., Коваленко Л.М., Ястребенецкий А.Р. Пластинчатые и спиральные теплообменники. М.: Машиностроение, 1973.

16. Бажан П.И., Каневец Г.Е., Селиверстов В.М. Справочник по теплообменным аппаратам. М.: Машиностроение, 1989. — 200 с.

17. Бажан П.И., Мунябин К.Л. Обобщенные уравнения для расчета теплоотдачи и трения в каналах. // Труды Третьей Российской национальной конференции по теплообмену. Т. 2. «Вынужденная конвекция однофазной жидкости». М.: Изд-во МЭИ, 2002, с. 49-51.

18. Щукин B.K. Теплообмен и гидродинамика внутренних потоков в полях массовых сил. М.: Машиностроение, 1980. -240 с.

19. Кирпиков В.А., Архипов Ю.А. Исследование каналов пластинчатого теплообменника, с поверхностями типа «диффузор конфузор». Теплоэнергетика, №5 1982, с.56-59.

20. Ефимов A.JI. Исследование теплообмена и гидродинамики в каналах теплообменных аппаратов сложной геометрии. Автореф. канд. дисс. М.: МЭИ. 1980. 20 с.

21. Назмеев Ю.Г. Гидродинамика и теплообмен закрученных потоков реологически сложных жидкостей. М.: Энергоатомиздат. 1996. — 304 с.

22. Назмеев Ю.Г. Теплообмен при ламинарном течении жидкости в дискретно-шероховатых каналах. М.: Энергоатомиздат, 1998. 376 с.

23. Назмеев Ю.Г., Конахина И.А. Интенсификация теплообмена при течении вязкой жидкости в трубах с винтовой накаткой // Теплоэнергетика. 1993. №11. с. 59-62.

24. Конахин A.M., Кумиров Б.А. Опытные исследования теплообмена и гидродинамики в трубах с кольцевыми выступами при неизотермическом течении воды в каналах с кольцевыми выступами: Сб. научн. трудов. М.: Изд-во МЭИ, 1988. № 177. с.57 62.

25. Конахин A.M., Кумиров Б.А. Экспериментальное исследование теплообмена и гидродинамики при неизотермическом течении воды вканалах с кольцевыми выступами: Сб. научн. трудов: М.: Изд-во МЭИ, 1989. № 201. с.40 45.

26. Теплообмен и гидравлическое сопротивление при ламинарном течении вязкой жидкости в трубах с искусственной шероховатостью / Ю.Г. Назмеев, А. М. Конахин, Б.А. Кумиров, О.П. Шинкевич // Теплоэнергетика. 1993. № 4. с. 66 — 69.

27. Назмеев Ю.Г., Конахина И.А. Расчет профиля скорости при течении вязкоупругой жидкости в каналах с винтовой накаткой // ИФЖ. 1992. Т. 62. №3. с. 373 -379.

28. Назмеев Ю.Г. Мазутные хозяйства ТЭС. М.: Издательство МЭИ. 2002. — 612 с.

29. Вачагина Е.К. Теплообмен при течении нелинейно-вязких сред в винтовых каналах с малыми числами Рейнольдса. Автореф. канд. дисс. М.: МЭИ. 1987. 16 с.

30. Анализ отечественных и зарубежных производителей разборных пластинчатых теплообменников.//Информационная система по теплоснабжению. РосТепло.ру. www.rosteplo.ru.// М.: 2004, 9с.

31. Теплообмен и гидродинамика в каналах сложной формы / Ю.И. Данилов, Б.В. Дзюбенко, Г.А. Дрейцер и др. М.: Машиностроение, 1986.-200 с.

32. Справочник по теплообменникам: В 2 т. / Пер. с англ., под ред. Б.С. Петухова, В.К. Шикова. М.: Энергоатомиздат, 1987. — 560 с.

33. A.M. Тарадай, JT.M. Коваленко, Е.П. Гурин. Контроль качества химической промывки от загрязнения теплообменных аппаратов. // М.: Новости теплоснабжения. № 05, 2001 г.

34. А.Ф. Молочко, A.B. Трич. Новое направление в системах очистки теплообменного оборудования от отложений. // М.: Новости теплоснабжения. № 03, 2002 г.

35. A.M. Грибков. Гидравлические проблемы проектирования оптимального теплообменника коллекторного типа. М.: Изд-во МЭИ, 1994, 67 с.

36. Промышленные тепломассообменные процессы и установки./ A.M. Бакластов, В.А. Горбенко, O.JI. Данилов и др. Под ред. A.M. Бакластова. -М.: Энергоатомиздат, 1986. 328 е.: ил.

37. СП 41-101-95. Проектирование тепловых пунктов. АВОК. М.: 2009, 90с.

38. Вершинин И.И. Новый метод очистки трубок теплообменников // Новости теплоснабжения. № 2, 2004

39. Кирпичёв М.В. О наивыгоднейшей форме поверхностей нагрева // Известия энергетического института им. Г.М. Кржижановского, 1944.-Т.12. -с.5-8.

40. Гухман A.A. Методика сравнения конвективных поверхностей нагрева. ЖТФ, 1938, т. 8, вып. 17, с. 1584-1602.

41. Основы расчета и проектирования теплообменников воздушного охлаждения: Справочник. / А.Н. Бессонный, Г.А. Дрейцер, В.Б. Кунтыш и др. Под общ. редакцией В.Б. Кунтыша, А.Н. Бессонного. СПб.: Недра. 1996.-512 с.

42. Петухов Б.С., Генин Л.Г., Ковалев С.А. Теплообмен в ядерных энергетических установках / Под ред. Б.С. Петухова. М.: Энрегоатомиздат, 1986.-472 с.

43. Сборник примеров и задач по тепломассообменным процессам, аппаратам и установкам / Л.И.Архипов, В.А. Горбенко, О.Л. Данилов и др.; под ред. А.Л. Ефимова. М.: Издательство МЭИ, 1997. 116 с.

44. Почуев В.П., Луценко Ю.Н., Мухин A.A. Теплообмен в охлаждаемых лопатках высокотемпературных газовых турбин // Труды первой Российской национальной конференции по теплообмену. 1994. Т.8. С. 178181.

45. Обобщение данных по гидравлическому сопротивлению в винтообразно-профилированных трубах. / Ю.Н. Боголюбов, Ю.М. Бродов, В.Т. Буглаев и др. //Изв. ВУЗов. Энергетика. 1980. №4. с. 71-73.

46. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. Новосибирск.: Издательство «Наука», Сибирское отделение, 1970. 660 с.

47. Калинин Э.К., Дрейцер Г.А., Копп И.З., Мякочин A.C. Эффективные поверхности теплообмена. М.:Энергоатомиздат, 1998. 408 с.

48. Krischer О., Loos G. Warme und Stoffaustausch bei erzwungener Strömung an Korpern verschiedener Form, Chem.-Jng. Techn., 1958. 30, H.l, S.S. 31-39; H.2, S.S. 69-74.

49. Каст В., и др. Конвективный тепло- и массоперенос. пер. с нем. М.: Энергия, 1980.-49 е., ил.

50. Лыков A.B. Тепломассообмен. Справочник. М.: Энергия, 1971. — 560 с. с илл.

51. Сасин В.И. Эффективность ребристой поверхности пластинчатых воздухоохладителей. // «Холодильная техника». № 3, 1965. с. 7-14.

52. Бережная O.K. Автореф. дис. .канд. техн. наук. М.: МЭИ, 2005. 64 с.

53. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел A.C. Теплопередача. М. Энерго-издат, 1981.

54. Репик Е. У., Соседко Ю. П. Исследование прерывистой структуры течения в пристенной области турбулентного пограничного слоя.- В кн.: Турбулентные течения, М.: Наука, 1974, с. 172 — 184.

55. Мусин И.Р. Энерго-и ресурсосбережение путем повышения тепловой и гидродинамической эффективности пластинчатых теплообменников ленточно-поточного типа. Автореферат канд. диссерт. М.: МЭИ (ТУ), 2007.

56. Сынков И.В. Влияние турбулентности и неравномерности воздушного потока на теплогидравлические характеристики теплообменников систем кондиционирования воздуха. Автореферат канд. диссерт. М.: МЭИ (ТУ), 2007.

57. Калафати Д.Д., Попалов В.В. Оптимизация теплообменников по эффективности теплообмена. М.: Энергоатомиздат, 1986. — 152 с.

58. Валуева Е.П., Доморацкая Т.А. Оценка теплогидравлической эффективности рекуперативных теплообменных аппаратов // Теплоэнергетика, 2002.- №3.- С. 43-48.

59. Гухман А.А., Интенсификация конвективного теплообмена и проблема сравнительной оценки теплообменных поверхностей // Теплоэнергетика, 1977.-№4,- С. 5-8.

60. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника: Справочник. Под общ. ред. В.А. Григорьева и В.М. Зорина. М.: Энергоатомиздат, 1991.

61. Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. М.: Энергоатомиздат, 1984. -152с.

62. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя: Пер. с нем. — М.: Наука, 1969. — 744 с.

63. Menter F. R. Two-Equation Eddy-Viscosity Turbulence Models for Engineering Applications. AIAA Journal, 1994, Vol. 32, №8, 1598 -1605.

64. FLUENT 6.3 User's Guide, Fluent Inc. 2006.

65. Wilcox D. C. Turbulence Modeling for CFD // DCW Industries, Inc., La Canada, California, 1998.

66. Чоу Дж. Р. Экспериментальное исследование интенсификации теплоотдачи при вынужденной конвекции в цилиндрической трубе с помощью спиральных пружинных вставок // Теплопередача. 1988. №1. С. 13-21.

67. Экспериментальное исследование теплообмена при ламинарном течении в трубах с использованием проволочных спиральных вставок / Ю.Г. Назмеев, А. М. Конахин, Б.А. Кумиров, О.П. Шинкевич // Теплоэнергетика. 1994. № 11. С. 53 56.

68. Жубрин С.В., Мотулевич В.П. Численные методы расчета теплообменного оборудования. М.: МЭИ, 1989. 78 с.

69. P.M. Ligrani, J.L. Harrison, G.I.Mahmmod, and M.L.Hill Flow structure due to dimple depressions on a channel surface. Physics of Fluids, Vol.13, No.11, November 2001, c. 3442-3451.

70. Burgess N. K., Oliveira M.M., Ligrani P. M. Nusselt Number Behavior on Deep Dimpled Surfaces Within a Channel, Transactions of the ASME Journal of Heat Transfer, Vol. 125, pp. 1-8, February 2003.

71. Juin Chen, Hans Muller-Steinhagen, Geoffrey G. Duffy. Heat transfer enhancement in dimpled tubes. // Applied Thermal Engineering 21(2001), pp.535-547.

72. Овчинников E.B., Сергиевский Э.Д. Расчет теплообмена в канале с учётом периодических выбросов жидкости из лунок в набегающий поток, Вестник МЭИ, №3, 2008, с.

73. Халатов A.A. Теплообмен и гидродинамика около поверхностных углублений (лунок). Киев: ИТТФ. 2005. 84 с.

74. Крейт Ф., Блэк У. Основы теплопередачи: Пер. с англ.-М.: Мир, 1983.-512 с.

75. Маскинская А.Ю. Повышение эффективности теплообменных аппаратов за счет интенсификации теплообмена на поверхности с лунками. Автореферат канд. дисс. М.: МЭИ, 2004.

76. Фастовский В.Г., Петровский Ю.В. Теплоотдача и сопротивление при течении воздуха в пакете из листов с полусферическими выступами. // Теплоэнергетика. -1959. -N1. -с.14-16.

77. Haugen R.L. and Dhanak A.M. Heat transfer in turbulent boundary layer separation over a surface cavity. // Trans. Am. Soc. Mech. Engrs, Series C, Int. J. Heat Mass Transfer 89. 1967, pp.335-340.

78. Presser K.H. Empirishe Gleichungen zur Berechnung der Stoff- und Wärmeübertragung fur den Spezialfall der Abgerissenen Strömung. // International Jornal of Heat and Mass Transfer. -1972. v.15. -p.2447-2471.

79. Yamamoto H., Seki N., and Fukusako S. Forced convection heat transfer on heated bottom surface of a cavity. // Trans. Am. Soc. Mech. Engrs, Series C, Int. J. Heat Mass Transfer 101. 1979, pp.475-479.

80. Richards R.F., Young M.F. and Haiad J.C. Turbulent forced convection heat transfer from a bottom heated open surface cavity. // Int. J. Heat Mass Transfer. Vol.30, No.ll, pp.2281-2287, 1987.

81. Александров A.A, Горелов Г.М., Данильченко В.П., Резник B.E. Теплоотдача и гидравлическое сопротивление при обтекании поверхности с развитой шероховатостью в виде сферических углублений. // Промышленная теплотехника 1989, т. 11, N 6, 57 с.

82. Дикий В.А., Легкий В.М. Оптимизация геометрических параметров каналов с полусферическими выступами. // Промышленная теплотехника. -1989. -Т.П. -N5. -с.107-109.

83. Афанасьев В.Н., Леонтьев А.И., Чудновский Я.П. Трение и теплообмен на поверхностях, профилированных сферическими углублениями: Препр. МГТУ им. Н.Э.Баумана N 1-90. М.: Изд-во МГТУ, 1990, 118 с.

84. Беленький М.Я., Готовский М.А., Леках Б.М. Экспериментальное исследование тепловых и гидравлических характеристик теплообменных поверхностей, формованных сферическими лунками. // Теплофиз. высоких тем. -1991. -т.29, N-6, с.1142-1147.145