CC BY
8
Н.Ю. Филькин, N.Y. Fiikin, е mm!finick@inbox.ru
АЛ. Шилу нова, A. A. Shipunava, e-mail: shipunovaa@mail.ni
А.Г. Россолова, A.G. RossoJova, e-mail: sigana91@mail.ru
Омский государственный технический университет, г. Омск, Россия
Omsk state technical university. Omsk, Russia
АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ КОНФИГУРАЦИИ ДИФФУЗОРА НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТРУБЧАТО-РЕБРИСГОГО ТЕПЛООБМЕННИКА
THE ANALYSIS OF INFLUENCE ОТ THE CONFIGURATION OF THE DIFFUSER OX EFFIC IENCY OF THE TUBULAR AND RIDGE HEAT EXCHANGER
В докладе изложены недостатки коротких диффузоров в конструкции трубчато-ребрнстото теплообменника и возможные путн по их устранению путем применения более длинных диффузоров. Выполнен численный расчет конструкций с различными вариантами диффузоров, представлены результаты расчетов. Представлен аналн! результатов н рекомендации по дальнейшим исследованиям.
In the report shortcomings of short diffusers of a design of the nibular and ridge heat exchanger and possible ways on theii elimination by use of longer diffusers are stated. Numerical calculation of designs with various options of diffiisers is executed, results of calculations are presented. The analysis of results and the recommendation about further researches is submitted.
Ключевые слова: диффузор^ тетообменнж, эффективность
Keywords: dijfiaer, hear exchanger, efficiency
144
Анализ устройства трубчато -ребрестых теплообменников малых холодильных машин н установок [1,2] показал, что в конструкции такого теплообменника используется, как правило, очень короткий диффузор (или плоская перегородка) с отверстием для принудительной циркуляции охлаждающего воздуха с помощью вентилятора. При этом соотношение площади отверстия к площади поверхности теплообменной секции составляет 0,5-0,7 (в некоторых случаях до 0,2). Применение короткого диффузора (или плоской перегордки) объясняется требованиями сохранения компактности геплообменного аппарата и холодильной машины в целом, однако имеет один существенный недостаток: короткий диффузор (или плоская перегородка) закрывает значительную часть теплообменной поверхности (от 30 до 80%), что может привести к ухудшению ее обдува, а значит и эффективности теплообменника. Таким образом, задачей данного исследования становится оценка влияния конфигурации диффузора на эффективность геплообменного аппарата воздушного охлаждения.
Для решения поставленной задачи в пакете ANS YS CFX был проведен расчет модели типовой конструкции трубчато-ребристого теплообменника с четырьмя вариантами диффузора С рис 1). Теплообменньш аппарат представляет собой коробчатую конструкцию, внутри которой расположен медный змеевик со стальным оребрением. Отношение площади отверстия в диффузоре к площади поверхности теплообменной секции выбрано равным 0,6. Длина диффузора для второго, третьего и четвертого вариантов составляет 20, 50 и L00 % от высоты теплообменника Н.
а б в г
Рнс.1. Модель типовой конструкции трубчато-ребрнстото теплообменника с четырьмя вариантами диффузора: а-вариант 1 (Ь = 0); б- вариант 2 (Ь = 0.2Н); в-вариант 3 (Ь= 0,5Н); г - вариант 4 {Ъ= Н)
Расчет всех конфигураций выполнялся как для варианта с обдувом вентилятором теплообменной секции, гак и для варианта с протягиванием воздуха через теплообыенную секцию с помощью вентилятора (прямой и обратный ход). При этом наличие самого вентилятора не учитывалось. Внутри змеевика двигалась вода с начальной температурой 40 °С и давлением 120000 Па; массовый расход воды - 0,19 кг/с. Обдув теплообменной секции осуществлялся воздухом с температурой 15 °С и массовым расходом 0,09 кг/с при атмосферном давлении (101250 Па). Расчет выполнялся с учетом теплообмена между водой, элементами теплообменника и воздухом. Результаты расчета представлены в табл. 1 и на рис. 2.
Таблица 1
Температура воды на выходе hj теплообменника. аС
Вариант 1 2 3 4
Обратный ход 34,6 31,7 30,3 29,8
Прямой ход 33,1 31,2 30 29,9
34
33
Р 32
31 30 29
\
\
ч \
\ \\
■Обратный хцд ■ Прямой ход
0 0.1 0.2 03 0.4 0 5 06 0.7 0.8 09 1
Рнс. 2. Зависимость температуры воды на выходе из теплообменника от относительной длниы диффузора при прямом и обратном ходе воздуха
Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод, что увеличение длины диффузора улучшает обдув теплообменной секши, тем самым повышая эффективность теплообменника. даже в случае с прямым ходом охлаждающего воздуха. Однако для оценки достоверности полученных результатов требуется экспериментальное подтверждение.
Библиографический список:
1. Зеликовский. И. X. Малые холодильные машины и установки: справочник И. X. Зеликовский. Л. Г. Каплан. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1989. - 672 с.
2. Якобсон, В. Б. Малые холодильные машины и установки / В. Б. Якобсон - М: Пищевая промышленность, 1977. - 363 с.
