Моделирование влияния продольного прямоугольного оребрения на эффективность теплообмена
https://doi.org/10.30724/1998-9903-2019-21-4-48-57
Аннотация
В статье проводится математическое моделирование двухтрубного теплообменника, имеющего продольные прямоугольные оребрения размером (2*3*1000) мм, установленные на внешней поверхности внутренней трубки теплообменника. В данной работе математически обосновано преимущество применения такой конструкции при передаче тепла между жидкостями, протекающими через теплообменник, и влияние установки продольных прямоугольных оребрений на эффективность работы теплообменника. Проведенные исследования позволяют проводить расчет оптимальных конструктивных параметров теплообменников. Диаметр внешней трубы (34,1 мм), а диаметр внутренней трубы (16,05 мм). Толщина стенок труб составляет (1,5 мм), а длина системы (1 м). Горячая вода течет через внутреннюю трубу параллельно с холодной водой, которая проходит через внешнюю трубу. Температура горячей и холодной воды на входе составляет (75 ° C и 30 ° C) соответственно. Массовый расход внутри центральной трубы составляет (0,1 кг / с), а кольцевая труба несет (0,3 кг / с).Для исследований была использована компьютерная программа ANSYS Workbench 15.0, с целью расчета и визуализации поведения жидкостей внутри теплообменника и получения результатов.
Ключевые слова
эффективность,
теплопередача,
продольные прямоугольные оребрения,
теплообменник,
оптимальный дизайн,
давление
Об авторах
Н. Ф. Тимербаев
Казанский государственный энергетический университет
Россия
Тимербаев Наиль Фарилович – д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой «Возобновляемые источники энергии»
Россия
Тимербаев Наиль Фарилович – д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой «Возобновляемые источники энергии»
А. К. Али
Инженерный колледж университета Анбар
Ирак
Асаад Камел Али – магистр инженерного колледжа университета Анбар, Республика Ирак.
Ирак
Асаад Камел Али – магистр инженерного колледжа университета Анбар, Республика Ирак.
Омар Абдулхади Мустафа Альмохаммед
Казанский государственный энергетический университет
Россия
Омар Абдулхади Мустафа Альмохаммед – аспирант Казанского государственного энергетического университета (КГЭУ).
Россия
Омар Абдулхади Мустафа Альмохаммед – аспирант Казанского государственного энергетического университета (КГЭУ).
А. Р. Корякин
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
Россия
Корякин Аркадий Романович – студент Московского государственного технического университета им. Н.Э.Баумана.
Россия
Корякин Аркадий Романович – студент Московского государственного технического университета им. Н.Э.Баумана.
Список литературы
1. ShivaKumar., K. VasudevKaranth., KrishnaMurthy. Numerical study of heat transfer in a finned double pipe heat exchanger // World Journal of Modelling and Simulation.V. 11. 2015. N1. pp.43-54.
2. Chen. J., Muller-SteinhagenH., DuffyG..Heat transfer enhancement in dimpled tubes// Applied Thermal Engineering. 2001.V.21 .N5.pp. 535-547.
3. LiaoM., XinD. Augmentation of convective heat transfer inside tubes with 3-d internal extended surfaces and twisted tape inserts. Chemical Engg. 2000.V.78. N2. pp. 95-105.
4. EiamsaS., EiamsaP.,ThianpongC. Turbulent heat transfer enhancement bycounter/co-swirling flow in a tube fitted with twin twisted tape // Experimental thermal & fluid science. 2009.V.34. N1. pp. 53-62.
5. BhuiyaM., ChowdhuryM., et al. Heat transfer and friction factor characteristics in turbulent flow through a tube fitted with perforated twisted tape inserts// International Communications in Heat and Mass Transfer. 2013.V.46.pp. 49–57.
6. Chaudhari N.R., Adroja F.N.A Review on Design & Analysis of Double Pipe Heat Exchanger// International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT).2014.V. 3.№ 2.pp. 2502-2505.
7. Saud Ghani, Seifelislam Mahmoud Ahmad Gamaledin, Mohammed MohammedRashwan, Muataz Ali Atieh.Experimental investigation of double-pipe heat exchangers in air conditioning applications // Energy and Buildings. 2018.
8. OjhaPramod Kailash, ChoudharyBishwajeet N.K., GajeraUmang B., PrajapatSumit B., Karangiya Gopal A. Design and experimental analysis of pipe in pipe heat exchanger// International Journal Of Modern Engineering Research (IJMER). 2015
9. Emad M.S., El-Said, Mohamed Abdulaziz, Mohamed M. Awad. A numerical investigation on heat transfer enhancement and the flow characteristics in a new type plate heat exchanger using helical flow duct. Cogent Engineering. 2017.
10. Bhanvase B.A., Sayankar S.D., Kapre A.H., et al. Experimental investigation on intensified convective heat transfer coefficient of water based PANI nanofluid in vertical helical coiled heat exchanger// Applied Thermal Engineering. 2018. V.128. pp.134-140.
11. Jian-Fei Zhang, Ya-Ling He, Wen-Quan Tao. 3D numerical simulation on shell-and-tube heat exchangers with middle-overlapped helical baffles and continuous baffles – Pt I: Numerical model and results of whole heat exchanger with middle-overlapped helical baffles// International Journal of Heat and Mass Transfer 52. 2009.pp. 5371-5380.
12. Jiangfeng Guo, Lin Cheng, Mingtian Xu. Optimization design of shell-and-tube heat exchanger by entropy generation minimization and genetic algorithm // Applied Thermal Engineering. 2009. pр. 2954-2960.
13. Guo Z.Y., Liu X.B, Tao W.Q., Shah R.K. Effectiveness–thermal resistance method for heat exchanger design and analysis // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2010. pр. 2877-2884.
14. Dehankar P. B., Pandhare K. K., Vagare M. J., Nerlekar V. M. A Double Pipe Heat Exchanger – Fabrication and Standardization For Laboratory Scale // International Journal on Recent and Innovation Trends in Computing and Communication.2015.V.3.N 4. P.27.
15. Dehankar P.B., Patil N.S. Heat Transfer Augmentation – A Review for Helical Tape Insert // International Journal of Scientific Engineering and Technology.2014. V. N 3. 10. pp. 1236-1238.
16. Zohir A.E., Habib M.A., Nemitallah M.A. Heat transfer characteristics in a double-pipe heat exchanger equipped with coiled circular wires. Experimental Heat Transfer.2015.pp. 531-545.
17. Yingshuang Wang, Zhichun Liu, Suyi Huang. Experimental investigation of shell-and-tube heat exchanger with a new type of baffles.Heat Mass Transfer. 2011.V.47.pp.833-839.
18. Reza Aghayari., Heydar Maddah., MaliheZarei., et al. Heat Transfer of Nanofluid in a Double Pipe Heat Exchanger, Hindawi Publishing Corporation, International Scholarly Research Notices. 2014. Р 7.
19. Rao R.V., Patel V.K. Thermodynamic optimization of cross flow plate-fin heat exchanger using a particle swarm optimization algorithm // International Journal of Thermal Sciences. 2010. pр. 1712-1721.
20. Snehal S. Pachegaonkar, Santosh G. Taji, Narayan Sane. Performance Analysis of Double Pipe Heat Exchanger with Annular Twisted Tape Insert // International Journal of Engineering and Advanced Technology (IJEAT) 2014.V. 3. N3. pp. 402-406.
Рецензия
Для цитирования:
Тимербаев Н.Ф., Али А.К., Альмохаммед О., Корякин А.Р. Моделирование влияния продольного прямоугольного оребрения на эффективность теплообмена. Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2019;21(4):48-57. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2019-21-4-48-57
For citation:
Timerbaev N.F., Ali A.K., Almohamed O., Koryakin A.R. Simulation of the effectiveness of longitudinal rectangular fins on the efficiency of the double pipe heat exchanger. Power engineering: research, equipment, technology. 2019;21(4):48-57. (In Russ.) https://doi.org/10.30724/1998-9903-2019-21-4-48-57
Просмотров:
507
Послать статью по эл. почте 