Аэродинамика и теплообмен закрученного потока природного газа в вихревом теплообменном аппарате системы отопления газорегуляторного пункта

Цель исследования. Получить двухпараметрическую модель, характеризующую аэродинамические и теплообменные процессы, протекающие в вихревом теплообменном аппарате, дающие лучшее согласование расчетных и опытных значений коэффициента теплоотдачи с учетом кривизны движения закрученного потока газа в вихревом теплообменном аппарате, в котором в качестве источника тепловой энергии используется регулируемый перепад давления газа. Данное техническое решение позволит отказаться от установки автономных источников тепловой энергии, что снизит затраты на газ как топливо в системе отопления производственного помещения газораспределительного пункта (ГРП), а так же обеспечит более комфортные условия работы регулятора давления ГРП.
Методы. Комплексный анализ тепловых и гидравлических характеристик в вихревом теплообменном аппарате на основе известных теоретических положений и уравнений движения закрученного потока газа и теплообменных закономерностей.
Результаты. Получена зависимость, характеризующая интенсификацию теплообмена, базирующуюся на влиянии осевой и вращательной скорости, а также пути движения закрученного потока газа. Данная зависимость получена на основании комплексного анализа аэродинамических и теплообменных характеристик вихревого теплообменного аппарата, в котором в качестве источника тепловой энергии используется регулируемый перепад давления газа.
Заключение. Полученная двухпараметрическая модель позволяет получить наилучшее согласование расчетных значений коэффициента теплоотдачи со значениями, полученными опытным путем, которые использовались в теплотехническом расчете конструктивных параметров вихревого теплообменного аппарата.

1. Optimization of thermal modernization of a group of buildings using simulation modeling / K.O. Dubrakova, P.V. Monastyrev, R.Y. Klychnikov, V.A. Yezerskiy // Journal of Applied Engineering Science. 2019. Vol. 17. Is. 2. P. 192-197.

2. Mishchenko E., Monastyrev P., Evdokimtsev O. Quality Improvement of Specialists Training for Energy-Efficient Construction. 2018 IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 463032046. https://doi.org/10.1088/1757-899X/463/3/032046

3. Ерофеев А.В., Ярцев В.П., Монастырев П.В. Декоративно-защитные плиты для фасадной отделки зданий // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. 2017. № 1 (367). С. 101-104.

4. Гусев Б.В., Езерский В.А., Монастырев П.В. Теплопроводность минераловатных плит в условиях эксплуатационных воздействий // Промышленное и гражданское строительство. 2005. № 1. С.48-49.

5. Гусев Б.В., Езерский В.А., Монастырев П.В. Изменение линейных размеров минераловатных плит в условиях эксплуатационных воздействий // Промышленное и гражданское строительство. 2004. № 8. С.32-34.

6. Пат. 2615878 Российская Федерация: МПК F 28 D 7/10. Вихревой теплообменный элемент / Кобелев Н.С., Григорова Н.П. [и др.]; заявитель и патентообладатель Курск. гос. техн. ун-т. №2016110870; заявл. 04.07.2016; опубл. 11.04.2017, Бюл. № 11.

7. Пат. 2622340 Российская Федерация: МПК F 28 D 7/10. Вихревой теплообменный элемент / Кобелев Н.С., Григорова Н.П. [и др.]; заявитель и патентообладатель Курск. гос. техн. ун-т. №2016128870953; заявл. 15.07.2016; опубл. 14.06.2017, Бюл. № 17.

8. Теплотехнический расчет конструктивных параметров вихревого теплообменного аппарата системы отопления газорегуляторного пункта / Н.П. Григорова, П.В. Монастырев, Е.Г. Пахомова, Н.Е. Семичева // Журнал БСТ. Технология и организация строительства. Наука 2.1. 2020. №8. С. 45-49.

9. Григорова Н.П., Монастырев П.В. Экспериментальное исследование влияния мелкодисперсной капельной влаги и загрязнений в теплоносителе на коэффициент теплоотдачи вихревого теплообменника системы отопления газорегуляторного пункта // Современные концепции техники и технологии: проблемы, состояние и перспективы. Чебоксары, 2020. С. 1-5. URL: https://interactive-plus.ru/ru/article/

10. Гольдштик М.А. Вихревые потоки. Новосибирск: Наука, 1981. 336 с.

11. Поляков А.А., Канава В.А. Теплообменные аппараты в инженерном оборудовании зданий и сооружений. М.: Стройиздат, 1989. 200 с.

12. Дрейцер Г.А. Основы конвекционного теплообмена в каналах. М.: Издательство МАМ, 1989. 84 с.

13. Аметистов Е.В, Григорьев В.А., Зорина В.М. Тепло и массообмен. Теплотехнической эксперимент: справочник. М.: Энергоиздат, 1982. 512 с.

14. Штым, А.М. Аэродинамика циклонно-вихревых камер. Владивосток, 1985. 197 с.

15. Гордов А.Н., Жегулло О.М., Иванов А.Г. Основы температурных изменений. М.: Энергоатоиздат, 1992. 304 с.

16. Никитин Ю.М., Покровский Ю.Ю., Пауков Е.И. Интенсификация конвективного теплообмена с помощью одно и четырёхзаходной искусственной шероховатости // Промышленная теплотехника. 1984. № 6. 35. С. 26-28.

17. Воронин Г.М., Дубровский Е.В. Эффективные теплообменники. М.: Машиностроение, 1973. 96 с.

18. Уонг Ч. Основные формулы и данные по теплообмену для инженеров: справочник. М.: Атомиздат, 1979. 216 с.

19. Ленивеч Ф. Измерение температур в технике. М.: Металлургия, 1980. 118 с.