Интенсификация свободной конвекции в однорядном оребренном пучке в аппаратах воздушного охлаждения

Abstract

Проанализированы исследования в области свободной конвекции теплообменных пучков аппаратов воздушного охлаждения. Для повышения энергоэффективности работы аппаратов воздушного охлаждения предложено применение интенсифицирующего устройства – вытяжной шахты, что позволяет увеличить коэффициент теплоотдачи и улучшить аэродинамику пучка. Проведены исследования свободноконвективного теплообмена на разработанном экспериментальном стенде для одиночной оребренной трубы с геометрическими параметрами d×d0×h×s×Δ×l = 56×26×15×2,5×0,5×330 мм, а также для горизонтального однорядного пучка, состоящего из шести биметаллических ребристых труб. Исследовано влияние применения вытяжной шахты на теплообмен однорядного пучка. Построены экспериментальные зависимости чисел Нуссельта от чисел Релея для одиночной трубы, однорядного пучка и однорядного пучка с вытяжной шахтой. Предложена методика расчета лучистой и конвективной составляющей теплоотдачи для однорядного пучка. Сделаны выводы о том, что теплоотдача у горизонтального пучка выше, чем у одиночной трубы, что связано с изменением гидродинамического потока обтекания трубы и увеличением скорости проходящего через трубу воздуха; также за счет естественной тяги, создаваемой вытяжной шахтой, увеличивается скорость потока воздуха, что приводит к его турбулизации и увеличению коэффициента теплоотдачи. Следовательно, вытяжная шахта создает на поверхностях оребрения вынужденную конвекцию, которая усиливает эффект от свободной конвекции, что приводит к возникновению так называемой смешанной конвекции.