CC BY
21
The influence of various factors on the energy loss in the contact system and the methods to simplify a formula and generalizations was obtained in this paper.
The research results can be applied to engineers who evaluate the losses of electric energy at the traction substations of the electrified railways.
Keywords: energy, electricity, contact network, circuit power, loss account, the indirect method, the loss factor
■a D-
Приведет результати порiвняння тепловог ефективностi пакетiв плоско-овальних труб з вiдомими даними для пакетiв з труб круглог i зручнообтгчног форми. Показан переваги поверхонь нагрiву з плоско-овальних труб над трубами круглог форми
Ключов1 слова: труба, плоско-овальний, пакет, ефективтсть
□-□
Приведены результаты сравнения тепловой эффективности пакетов плоско-овальных труб с известными данными для пакетов из труб круглой и удобообтекаемой формы. Показаны преимущества поверхностей нагрева из плоско-овальных труб над трубами круглой формы.
Ключевые слова: труба, плоскоовальный, пакет, эффективность
■a d
УДК 536.24:533.6.011
ТЕПЛОВА ЕФЕКТИВЖСТЬ ШАХОВИХ ПАКЕТ1В ТРУБ Р1ЗНОГО ПРОФ1ЛЮ
£.М. Письменний
Доктор техшчних наук, професор, завщувач кафедри* Контактний тел. (044) 406-86-18 Е-mail: evgnik@i.com.ua
В.А. Кондратюк
Астрант*
Контактний тел. (044) 406-86-18 E-mail: teram57@meta.ua
О. М. Те рех
Кандидат техшчних наук, старший науковий ствроб^ник*
Контактний тел. (044) 454-97-87 E-mail: teram57@meta.ua
О. I. Руде н ко
Кандидат техшчних наук, доцент** Контактний тел. (044) 454-97-87 E-mail: teram57@meta.ua
*Кафедра атомних електростанцш i шженерноУ теплофiзики **Кафедра економ^и i тдприемництва Нацюнальний техшчний ушверситет УкраУни «КиУвський
полтехшчний ¡нститут» пр. Перемоги, 37, м. КиУв, УкраУна, 03056
Вступ
На даному еташ розвитку енергомашинобу-дування, теплоенергетики суть вдосконалення трубчастих теплообмшних апарапв зводиться до збiльшення компактностi i зниження маси апаратiв без штотних, додаткових витрат на !х виробницт-во. Основна маса теплообмiнного устаткуван-ня виготовляеться iз традицiйних гладких труб круглого поперечного перерiзу. Проте, таю труби з точки зору збшьшення теплоаеродинамiчноl ефективностi себе вичерпали.
У пропонованш статтi наводяться результати порiвняння теплоаеродинамiчноl ефективностi пакепв з труб плоско-овального профiлю [1-4], краплеподiбного [3,4] i труб круглого поперечного перерiзу [5, 6] (рис.1).
Рис.1 ПрофЫ труб: а) круглий [5, 6]; б) плоско-овальний [1-4]; в) краплепадбний [3, 4]
Порiвняння ефективностi naKeTiB труб
В 0CH0Bi методики оцiнки теплово! ефективност рiзних типiв поверхонь лежать BapiaHTHi теплоaеpодинaмiчнi розрахунки конкретного теплообмiнного апарату - економaйзеpa-утилiзaтоpa,
О С!
I
якии встановлении пiсля водогрiиного котла i призна-чений для попереднього пвдгршу зворотньо! мережево! води низькопотенцiИною теплотою вщхщних газiв. Основнi технiчнi характеристики економайзера при-Имаються однаковими для вах шести порiвнюваних шахових пакепв з трьох типiв профiлiв труб (табл. 1) i мають наступт значення: теплова потужнiсть <2=1350 кВт, середнш логарифмiчниИ температурний напiр М = 75° С; температура в1дх1дних газiв на входi 185° С, на виходi 123.5°С; температура води на входi 70°С, на виходi - 79.7°С; витрата води i газiв вщповщно 120 т/год i 25,4 м3/с; фронтальний перерiз теплообмiнника: ширина газоходу а = 1.2 м, висота Ь=2.7м.
Проведет в НТУУ «КП1» експериментальн! досвдження теплообмну i аеродинамiчноro опору шахових пакета пло-ско-овальних труб [1,2] дозволили вибрати пакет з кращими теплоаеродинамчнимихарактеристиками (пакет №6, табл.1).
Розрахунки проведет для двох випадюв: при фжсованому фронтальному перетиш каналу на входi ra3iB в теплообмiнник а = const, b = const i при фжсованому аеродинамiчному опорi економайзера DP = const (при однаковш потужносп на перекачуван-ня димових газiв через економайзер) (табл.2).
На рис.2 приведет результата порiвняння по-верхонь у виглядi залежностi a = f(DP). Як видно з графШв, коефшДенти тепловiддачi при фiксованих значеннях аеродинамiчного опору у пакету №6 з пло-ско-овальних труб [1,2] вище на 10-40% нiж у пакепв з круглих труб №1-3 i пакетiв з труб некруглого перерiзу № 4,5 з [3,4].
Таблиця 1
Геометричн характеристики труб i пакелв
№ пакета Профшь труб d мм di мм d2 мм d2 d Нпм м2 Si d S2 d
1 Круглий рис.1,а [5] 38 - - 1.0 0.119 2.80 1.25
2 Круглий рис.1,а [5] 28 - - 1.0 0.088 2.80 1.25
3 Круглий рис.1,а [5] 15 - - 1.0 0.047 2.80 1.27
4 Плоско-овальний рис.1,б [3,4] - 31.0 108.5 3.5 0.252 2.48 3.71
5 Краплепод1бний рис.1,в [3, 4] - 31.0 108.5 3.5 0.244 2.15 2.91
6 Плоско-овальний рис.1,б [1, 2] - 15.0 51.0 3.4 0.119 2.80 3.70
Рис. 2. Порiвняння тепловоТ ефективностi пакетiв
труб: 1 — пакет №1; 2 — пакет №2; 3 — пакет №3; 4 — пакет №4; 5 — пакет №5; 6 — пакет №6 (табл.2)
Результати теплоаеродинамiчних розрахунюв економайзера для трьох титв труб (рис.1.) i шести порiвнюваних варiантiв шахових пакепв (табл.1.) приведет в табл.2.
Таблиця 2
Характеристики порiвнювaних шахових пакелв труб
№ пакета a Вт/м2К qi кВт/м DP Па L м М кг V м3 П м2/м3 Источ.
a = 1.2м = const , b = 2.7 м = const; DP = var
1 112.9 0.877 959 1544 2723 8.1 23.0 [5,6]
2 130.5 0.750 1022 1814 2310 5.2 31.6 [5,6]
3 163.0 0.571 852 2722 1735 2.2 58.9 [5,6]
4 77.9 1.287 382 1053 4000 9.6 28.5 [3,4]
5 83.1 1.342 225 1010 3760 6.2 40.6 [3,4]
6 128.5 0.996 280 1361 2400 3.2 51.1 [1,2]
a, b = var DP = const = 852 Па
1 109.0 0.844 852 1606 2830 8.4 23.0 [5,6]
2 124.0 0.718 852 1887 2400 5.5 31.6 [5,6]
3 163.0 0.571 852 2722 1735 2.2 58.9 [5,6]
4 94.6 1.550 852 875 3358 8.0 28.5 [3,4]
5 124.9 2.030 852 667 2490 4.1 40.6 [3,4]
6 177.8 1.397 852 970 1710 2.3 51.1 [1,2]
Проте, таке просте i наочне порiвняння пакеив труб не враховуе ряд важливих показниюв, таких як загальна довжина труб економайзера L, компактшсть поверхш П, маса труб економайзера М, об'ем, який за-ймають труби економайзера V, шДльшсть теплового потоку одиницi довжини труб економайзера ql .
Приведет в таблиц 2 теплоаеродинамiчнi розрахунки економайзера з труб рiзного поперечного перерiзу, якi взят в якостi теплообмiнних поверхонь свщчать про те, що найбiльш випдними трубами е труби плоско-овального профшю [1,2] (пакет №6). В умовах DP = var маса круглих труб поверхш економайзера №3 (табл.2) складае 1735 кг, займаний об'ем поверхш - 2.2 м3. В той же час, !х довжина найбшьша (2722 м) зi вмх розглянутих титв труб унаслщок меншо! плошi поверхнi труби на один погонний метр, що приведе до здорожчання виготов-лення економайзера. Аеродинамiчний отр всiх пакетiв круглих труб досягае значень 850-1000 Па, що веде до збшьшення витрат потужност на перемщення димових газiв через теплообмiнний апарат. Приведенi в таблищ 2 розрахунковi данi свщчать про те, що аеродинамiчний отр пакепв труб некругло! форми в 2-2.5 рази менший опору пакепв з круглих труб.
Для наочност i кращого вiзуального аналiзу порiвнюванi технiко-економiчнi характеристики (a, ql , DP, M, L, V, П) для шести шахових пакепв труб представлен графiчно у виглядi номограм на рис.3.
При рiвних аеродинамiчних опорах (DP = const) пакеив труб найбiльш вигщшшими трубами е труби плоско-
овального профшю (пакет №6, табл. 1). Шаховий пакет з цих труб мае практично р1вну масу з трубами круглого перер1зу пакету №3 при загальнш довжиш поверхн1 майже в 3 рази меншо! Теплообм1нн1 поверхн1 з труб некруглого перер1зу [3,4] (пакети №4,5) мають при досить низькому аеродинам1чному опор1 велику масу 1 займаний об'ем через сво! значш геометричн1 розм1ри труб (табл.1).
Висновки
Рис. 3 Критери ефективност оребрених поверхонь: а) DP = var; б) DP = 852 Па = const; 1-3 - пакети №1-3 [5]; 4,5 - №4, 5 [3,4]; 6 - №6 [1,2] (табл.1,2)
Проведет BapiaHTHi теплоаеродинамiчнi роз-рахунки водяного економайзера для шести пакепв з труб piзного профшю показали достатньо висою теплоaеpодинaмiчнi i мaсо-гaбapитнi характеристики поверхонь з плоско-овальних труб [1,2].
Основною перевагою труб некруглого поперечного пеpеpiзу в поргвнянш з трубами круглого профшю е !х низький aеpодинaмiчний опip.
Продовження теплоaеpодинaмiчних дослщжень може бути перспективним в плат вивчення впливу на штенсившсть теплообмшу i змiну aеpодинaмiчного опору геометрп пpофiлю (спiввiдношення d2 /d4 ) плоско-овально! труби.
Лiтеpaтуpa
1. Письменный, Е.Н. Конвективный теплообмен поперечно-омываемых шахматных пакетов плоско-овальных труб [Текст] / Е.Н. Письменный, В.А. Кондратюк, Ю.В. Жукова, А.М. Терех// Восточно-европейский журнал передовых технологий. - 2011. - №2/8 (50). - С. 4-8.
2. Кондратюк, В.А. Теплообмен и аэродинамическое сопротивление шахматных пакетов плоско-овальных труб/ В.А. Кондратюк, Е.Н. Письменный, А.М. Терех, А.И. Руденко, Ю.В. Жукова// Современная наука; исследования, идеи, результаты, технологии (сборник научных статей). - 2011. - №2 (7). - С. 5-9.
3. Антуфьев, В.М. Эффективность различных форм конвективных поверхностей нагрева/ В.М. Антуфьев. - М. Л.:Энергия, 1966. - 184 с.
4. Кутателадзе, С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление: Справочное пособие/ С.С. Кутателад-зе. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 368 с.
5. Аэродинамический расчет котельных установок (нормативный метод)/ под ред. С.И.Мочана. - Изд.3-е. Л.: Энергия, 1977. - 256 с.
6. Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный ме-тод)/под ред. Н.В. Кузнецова, В.В. Митора, И.Е. Дубовско-го, Э.С. Карасиной. - Изд. 2-е. М.: Энергия, 1973. - 296 с.
Abstract
The article represents the results of comparison of the heating- aerodynamical effectiveness of bundles with flat-oval, teardrop and circular profiles of tubes. The methodology of thermal effectiveness estimation of different types of surfaces is based on the variant heating-aerodynamical calculations of specific heat exchange apparatus - economizer-utilizer, fixed next to the boiler and assigned to preheat return heating-system water by low-potential heat of exhaust gases. Conducted variant heating-aerodynamical calculations of water economizer for six bundles of tubes of different profiles showed relatively high heating-aerodynamical mass-overall characteristics of the surfaces of flat-oval tubes. It was determined that the main advantage of non-circular cross-section tubes in comparison with circular profile tubes is their low aerodynamic resistance. The results of this work can serve as a basis for further research connected with the dimensional optimization of tubes of given profile for different heat exchange equipment
Keywords: tube, flat-oval, bundle, effectiveness
