CC BY
10УДК 66.045.1:532.516 Агзамов Ш.К., Алимов Х.А., Кодиров И.Н., Неъматова С.Б.
ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ВОДОМАСЛЯНЫХ ХОЛОДИЛЬНИКОВ
Агзамов Ш. К. - к.т.н., доцент; Алимов Х.А.- доцент (ТГТУ); Кодиров И.Н. - доцент (КарИЭИ); Неъматова С.Б. -магистр (ТГТУ).
Мацолада сув-мойли совутгичларнинг ишлаш хусусиятлари куриб чицилган. Экспериментам цобиц цувурли силлиц цувурли сув-мойли совутгичнинг конструкцияси келтирилган, шу билан бирга цобиц цувурли силлиц цувурли совутгичларнинг геометрик характеристикалари курсатиб утилган. Куп цаторли силлиц цувурлар туплами учун уртача иссицлик бериш коэффициентини аницлаш тартиби келтирилган. Экспериментал тадцицот натижасида мой учун Рейнольдс сони ва иссицлик бериш коэффициентининг узгариши аницланган.
Калит сузлар: кувур копламали аппаратлар, мойли совутгичлар, кувур копламали мой совутгичлар, Рейнольдс ва Нуссельт сонлари.
The article discusses the features of the oil-water refrigerators operation. The design of an experimental shell-and-tube smooth-tube water-oil cooler is presented, as well as the geometric characteristics of a smooth-tube shell-and-tube cooler. The procedure for determining the average heat transfer for multi-row bundles of smooth pipes is given. As a result of an experimental study, changes in the Reynolds number of the oil and the heat transfer coefficient are determined.
Key words: shell-and-tube apparatuses, oil coolers, shell-and-tube oil cooler, Reynolds and Nusselt numbers.
Применение значительного количества масла для гидростатических подшипников привело к увеличению массы, габаритов и металлоемкости маслоохладителей.
В настоящее время в качестве маслоохладителей в турбодетандерных агрегатах применяются кожухотрубные аппараты из гладких труб для малых производительностей (до 10 кВт) и теплообменники из труб с интенсификаторами для производительности до 200 КВт [I].
В связи с возрастанием потребностей в турбодетандерных и других технологических установках, очень остро встает вопрос о совершенствовании конструкций маслоохладителей. Эффективным путем снижения весогабаритных характеристик теплообменников в различных отраслях промышленности является интенсификация теплообмена.
Потребность в интенсификации появляется часто тогда, когда увеличение скорости потока в пределах, допустимых на практике гидравлических потерь давления, не обеспечивает получение необходимых габаритных размеров теплообменных аппаратов или заданной температуры стенок. Поэтому нужны методы интенсификации теплоотдачи, которые обеспечат уменьшение габаритных размеров при неизменных суммарных потерях давления на прокачку теплоносителей через теплообменный аппарат.
Главной особенностью водомасляных холодильников является резкое отличие физических свойств масла и воды, причем в первую очередь вязкости.
Вследствие высокой вязкости масла для большинства аппаратов устанавливается в масляной полости (каналах) ламинарный режим течения со сравнительно низкими значениями коэффициента теплоотдачи. Одновременно в водяных каналах, наоборот, могут быть получены высокие значения коэффициентов теплоотдачи. [1]
При создании высокоэффективных масляных холодильников возникает задача интенсификации теплообмена в масляной полости. Одним из основных факторов, определяющих выбор типа водомасляного холодильника, является его чувствительность к загрязнениям. Как правило, водомасляные холодильники используют для охлаждения проточную и оборотную воду. При эксплуатации систем оборотного водоснабжения возникают определенные трудности, связанные с необходимостью дополнительной подпитки свежей водой, вызванной испарением в атмосферу циркулирующей воды. Поэтому вода насыщается кислородом, что приводит к повышенной коррозии теплообменного оборудования. При длительной эксплуатации в охлаждающей воде накапливаются различные жесткие осадки. Однако к наиболее распространенным отложениям относятся солевые, образующиеся в результате нарушения углекислотного равновесия в системах. Отложения, образующиеся на поверхностях теплообмена приводят к резкому ухудшению теплопередачи.
Следует отметить, что средства борьбы с загрязнением в масляной полости связаны с установкой фильтров тонкой очистки, в то время как проблема очистки воды гораздо сложнее и требует дорогостоящего оборудования. На предприятиях, связанных с системой оборотной воды предусматривается специальная водоподготовка, которая включает в себя фильтрацию от механических примесей, подкисление или декарбонизацию от солевых отложений, хлорирований, от биологических обрастаний [2].
Все эти трудности определяют необходимость поиска новых схем охлаждения. За последние годы проводятся работы по созданию аппаратов с воздушным охлаждением. Замена водяного охлаждения дает возможность не только сократить потребление воды оборотного и прямого водоснабжения, но также снизить эксплуатационные затраты.
Авторами работы проведены экспериментальное исследование работы маслоохладителя для двух случаев:
- при движении масла в трубном пространстве;
- при движении масла в межтрубном пространстве.
Экспериментальный гладкотрубный кожухотрубчатый маслоохладитель (рис.1) имеет следующие габариты: диаметр корпуса D =140 мм, длина L = 700 мм, аппарат содержит 86 медных гладких труб 0 =8x1 мм, каждая длиной 590 мм. Расположение труб шахматное, поперечные и профильные шаги пучка равны между собой =Б2 =10,5 мм. Трубки по концам развальцованы и припаяны к трубным доскам. Теплообменник по трубному пространству двухходовой, число труб в одном ходу N= 43 шт.
В межтрубном пространстве для создания поперечного обтекания труб жидкостью установлены сегментные перегородки, расстояние между ними 30 мм, общее количество-15 шт.
Геометрические характеристики представлены в таблице 1.
Таблица 1
Геометрические характеристики гладкотрубного кожухотрубного холодильника
Внутренний Длина Диаметр Шаг Число Расстояние Длина Площадь Площадь
диаметр, труб, трубки, пучка, труб в между хорды сечения сечения
мм мм мм мм одном перегород перегор. внутри межтруб-
ходе ками, мм мм труб, м2 ного пространства, м2
1 2 3 4 5 6 7 8 9
£>В L d t N h а ^р Sмжт
125 590 8х1 10,5 43 30 100 0,00122 0,00063
Рис.1. Экспериментальный кожухотрубчатый гладкотрубный водомасляный холодильник
Главной особенностью водомасляных холодильников является резкое отличие вязкости масла
от вязкости воды. Даже одно из самых жидких масел - трансформаторное масло имеет коэффициент
м2
кинематической вязкости при t = 20ОС, V = 20*10-6 — и соответственно критерий Прандтля равный
м2
300, в то время как у воды V = 1 — и Рг = 7 [3].
сек
У других масел значения кинематической вязкости V и критерия Прандтля Рг могут быть еще выше.
К, Вт/м К
2
1
600 500 400 300 200 100
200 300
1000 Re
Рис. 2. Коэффициент теплопередачи в кожухотрубном холодильнике при течении масла в трубах (кривая-1) и в межтрубном пространстве (кривая-2)
На рис.2 представлены результаты экспериментального исследования, при этом видно, что в случае направления охлаждаемой среды в межтрубное пространство в интервале изменения чисел Рейнольдса масла Re = 200 - 1200, коэффициент теплопередачи К в среднем в 1,5 - 1,6 раза выше.
В теплообменных аппаратах используются также поперечно обтекаемые пучки гладких труб с шахматным (рис.3,а) и коридорным (рис. 3,6) расположением. Средняя теплоотдача для многорядных пучков гладких труб (2 >10) определяется по формуле
[4]:
С Де/Рг/33 (Р^/ Ргу) а25,
где для коридорных пучков при Ref = 102 ....103; коэффициенты с = 0,56 и п= 0,5. при Ref = 103 ....2*105;с = 0,2; п= 0,65 для 2 и С=о2^1 + (2 ^ -з)(1-^) 3] "2; п= 0,65 при & < 2,
причем для & /DH < 1,5 принимается С = 0,2; при /)н > 3 принимается & /Шн= 3. При Ref > 2*105; коэффициенты С = 0,02; п= 0,84.
Для шахматных пучков при Ref = 102 .. ,.103;С= 0,64; п = 0,5 при Ref = 103 .. ,.2*105; и ^ =
к - О
= 0.1... .6,где диагональный шаг (см. рис. 3,а), 52 = + коэффициенты
_ П > 4
С =0,23+0,06 (рп= 0,6; при Яег> 2*105 коэффициенты С= 0,023; п = 0,84.
-в
$¡1
а1
ЗЮ-ФО
з-Ч^-Ш Ф
Ег -ё-ф-©-1>Х»и
5)
Ов
*,0
0,9 0.8
0,7 о7ь
и.
, '
Рис. 3. Расположение труб в трубной решетке
о г А ь 8 ¿г
Рис. 4. График зависимости С2 = f
100
За определяющий размер принят наружный диаметр труб Dн, за расчетную скорость потока - средняя скорость в узком поперечном сечении пучка, за определяющую температуру - средняя температура потока 7}, а число Прандтля Ргш определяется по
средней температуре стенки. Для газов = 1
При числе рядов 2< 10 и Ref = 103 ...105 число Нуссельта определяется по формуле
Ыи = Ыи2>10С2
где Nuz>10 определяется по формуле, а поправочный коэффициент Cz - по кривым из рис. 4, где 1 относится к коридорным, а 2 -шахматным пучкам.
При обтекании пучков под углом ^ <90° к осям труб теплоотдача снижается, что учитывается поправкой которая для q> = 90 , 80 , 70 , 60 , 50 , 40 , 30 , 20, 10° равна соответственно sv = I;I; 0,98; 0,94; 0,83; 0,78; 0,67; 0,52; 0,42.
Если температура теплоносителей вдоль поверхности теплообмена изменяется незначительно по сравнению с температурным напором, то температурный напор можно определить как среднеарифметический между ДТБ и ДТм, т.е.
ДТ = ^(ДТб + ДТм)
ДТб
Формулу (2.30) используют, если -< 2.
ДТм
Вследствие высокой вязкости масла для большинства аппаратов устанавливается в масляных каналах ламинарный режим течения со сравнительно низкими коэффициентами теплоотдачи. В то время как в водяных каналах, наоборот, могут быть получены очень высокие значения коэффициентов теплоотдачи.
Результаты экспериментального исследования показывают, что в случае направления охлаждаемой среды в межтрубное пространство, в интервале изменения чисел Рейнольдса масла Re = 200 - 1200, коэффициент теплопередачи К в среднем в 1.5 - 1.6 раза выше.
ЛИТЕРАТУРА
1. Халисматов И.Х., Агзамов Ш.К., Наубеев Т.Х., Сапашов И.Я., Абдикамалов Д.Х. Эффективность использования воздушного охлаждения .//International Scientific and Practical Conference «WORLDSCIENCE». №3(7).Vol 1, March 2016. 47-52 с.
2. Тепловые и гидравлические испытания маслоохладителя М-240. / Пермяков В.А., Белоусов М.П., Даниленкова Н.И. и др. - Тр. ЦКТИ, 1969г, вып. 94, с. 146 - 156.
3. Расчет и проектирование теплообменников вязкой жидкости с поверхностью из продольно-оребренных труб, РТМ 108.030.115-77/ -М.: НПО ЦКТИ, 1977г., - 36 с.
4. Калинин Э.К., Дрейцер Г.А., Ярхо С.А. Интенсификация теплообмена в каналах. -М.: Машиностроение, 1981. - 205- с.
УДК 62-503.4 Севинов Ж.У., Зарипова Ш.О.
ИДЕНТИФИКАЦИОН ЁНДАШУВ АСОСИДА БОШЦАРИШ ОБЪЕКТЛАРИНИНГ ^ОЛАТИНИ АДАПТИВ БА^ОЛАШ АЛГОРИТМЛАРИ
Севинов Ж.У.- т.ф.д., доц., (ТошДТУ); Зарипова Ш.О. - ассистент (КарМИИ)
В статье приведены алгоритмы адаптивного оценивания состояния объектов управления на основе идентификационного подхода. Для расчета коэффициента усиления фильтра Калмана получены оценки элементов ковариационных матриц шума объекта и помех измерений. Приведенные алгоритмы позволяют получать оценки элементов ковариационных матриц шума объекта и помех измерений для расчета коэффициента усиления фильтра Калмана и тем самым адаптировать фильтр в изменяющихся внешних помехо-сигнальных условиях.
Ключевые слова: адаптивное оценивание, идентификация, параметр регуляризации, управляющее воздействие, некорректно поставленная задача, принцип итеративной регуляризации.
The article presents algorithms for adaptive estimation of the state of control objects based on the identification approach. To calculate the Kalman filter gain, estimates of the elements of the covariance matrices of the object noise and measurement noise are obtained. The algorithms presented make it possible to obtain estimates of the elements of the covariance matrices of the
