Исследование степени интенсификации коэффициента массообмена теплоносителя в вихревом теплообменном аппарате системы отопления газорегуляторного пункта

Цель исследования. Исследовать степень интенсификации коэффициента массообмена теплоносителя, контактируемого с «пятном» жидкости на поверхности лопасти завихрителя при его бомбардировке дисперсными загрязнениями в вихревом теплообменном аппарате с целью выявления закономерности, позволяющей получать расчетные значения коэффициента теплоотдачи теплоносителя, имеющие наилучшее согласование с полученными экспериментальными значениями, представленными в ранее опубликованных статьях.

Методы. Комплексный анализ степени интенсификации коэффициента массообмена теплоносителя на поверхности лопасти завихрителя в вихревом теплообменнике на основе известных теоретических положений и уравнений тепломассообменных процессов.

Результаты. Получена зависимость интенсификации коэффициента массообмена теплоносителя, контактируемого с «пятном» жидкости на поверхности лопасти завихрителя при его бомбардировке дисперсными загрязнениями, что позволяет получить наилучшее согласование расчетных и экспериментальных значений коэффициента теплоотдачи в вихревом теплообменнике газорегуляторного пункта.

Заключение. Значения коэффициента теплоотдачи теплоносителя, вычисленные с помощью полученной зависимости интенсификации коэффициента массообмена теплоносителя, имеют удовлетворительную сходимость с опытными данными, что позволяет использовать данную зависимость в инженерных расчетах конструктивных параметров вихревого теплообменного аппарата, используемого в качестве теплообменника для системы отопления производственного помещения газорегуляторного пункта. Данное техническое решение позволяет не только экономить природный газ как источник выработки тепловой энергии, но и снизить негативное воздействие на окружающую среду, так как нет необходимости в сжигании природного газа. В данном случае выработка тепловой энергии осуществляется за счет регулируемого перепада давления природного газа, поступающего из магистрали к потребителям.

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. Experimental study of influence of fi ne drop moisture and contaminants in heat carrier on coefficient of heat removal of vortex heat exchanger of gas control station heating system / G. E. Pakhomova, N. P. Grigorova, P.V. Monastyrev, N. E. Semicheva // Journal of Applied Engineering Science. 2020. No. 18(3). P. 427-431.

5. Аэродинамика и теплообмен закрученного потока природного газа в вихревом теплообменном аппарате системы отопления газорегуляторного пункта / Н.П. Григорова, П.В. Монастырев, Е.Г. Пахомова, Н.Е. Семичева // Известия Юго-Западного государственного университета. 2020; 24(3): 99-110. https://doi.org/10.21869/2223-1560-2020-24-3-99-110

6. Характер движения элементарного объема газа в вихревом теплообменном аппарате системы отопления газорегуляторного пункта / Н.П. Григорова, П.В. Монастырев, Е. Г. Пахомова, Н. Е. Семичева // Бюллетень строительной техники (БСТ). 2020. № 11 (1035). С. 53-55.

7. 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 проблемы в строительстве: постановка задач и пути их решения: сборник научных статей Международной научно-практической конференции / Юго-Западный государственный университет. Курск, 2020. С. 139-141.

8. Седов А.И. Механика сплошных сред. М.: Наука, 1980. 348 с.

9. Сударев А.В., Кузнецов Л.А. Теплопередача закрученной струи воздуха при движении по внутренней поверхности цилиндра // Энергомашиностроение. 1968. №1. С. 18-21.

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

11. Третьяков В.В., Ягодкин В.И. Применение двухпараметрических моделей турбулентности для расчёта закрученных течений // Вихревой эффект и его применение в технике. Куйбышев, 1984. С. 233-238.

12. Хаузен Х. Теплопередача при противотоке, прямотоке и перекрёстном токе. М.: Энергоиздат, 1981. 384 с.

13. Щукин В.К., Халатов А.А. Теплообмен, массообмен и гидродинамика закрученных потоков в осесимметричных каналах. М.: Машиностроение, 1982. 200 с.

14. Жукаускас А.А. Конвективный перенос в теплообменниках. М.: Наука, 1982. 472 с.

15. Халатов А.А. Теория и практика закрученных потоков. Киев: Наук. думка, 1989. 192 с.

16. Таубман Е.М. [и др.]. Контактные теплообменники М.: Химия, 1987. 256 с.

17. Халатов А.А. Новый критерий гидродинамического подобия внутренних закрученных потоков и результаты обобщения опытных данных // Turbulenzmobelle und ihre Anwendung in der Technik. Berlin, 1982. C. 38-42.

18. Щукин В.К., Халатов А.А., Летягин В.Г. Экспериментальное исследование структуры пристенного течения в потоке с начальной закруткой // Изв. вузов. Авиационная техника. 1991. С. 267-271.