Выпуск:
2023. Том 9. № 3 (35)Об авторах:
Рыдалина Наталья Владимировна, ассистент кафедры промышленной теплоэнергетики, Тюменский индустриальный университет; rydalinanv@tyuiu.ru; ORCID: 0000-0002-5628-188XАннотация:
Теплообменное оборудование применяется в различных отраслях промышленности, вопросы повышения эффективности его работы являются актуальными. Пористые металлы хорошо зарекомендовали себя при использовании в теплообменных системах газотурбинных и ракетных двигателей, системах лазерных зеркал, ядерных реакторах и других подобных системах для повышения эффективности теплообмена. Использование пористых структур эффективно благодаря значительному увеличению площади теплообмена. В представленной работе приводятся результаты экспериментально-теоретических исследований эффективности использования пористых вставок из алюминия в конструкции кожухотрубного теплообменного аппарата. Экспериментально показана эффективность использования в конструкции кожухотрубного теплообменного аппарата пористых вставок из алюминия. Получено уравнение подобия для расчета критерия Нуссельта, позволяющего найти коэффициент теплоотдачи для теплоносителя, протекающего по пористым вставкам в межтрубном пространстве теплообменного аппарата. Для вычисления площади теплообмена со стороны теплоносителя, протекающего по порам, использована кластерная модель. Показано соответствие полученной расчетной формулы критерия Нуссельта с результатами проведенной экспериментальной работы. Предложена методика проведения теплового расчета теплообменного аппарата с пористыми вставками из алюминия с использованием кластерной модели и полученного критериального уравнения для вычисления коэффициента теплоотдачи. Сделан вывод о целесообразности использования пористых металлов в теплообменных конструкциях.Ключевые слова:
Список литературы:
Генбач А. А., Бондарцев Д. Ю. 2019. Моделирование термических напряжений, разрушающих пористые покрытие теплообменных поверхностей энергоустановок // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. Том 21. № 3. C. 117–125. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2019-21-3-117-125
Дементьев А. И., Подоплелов Е. В., Мартинюк В. В., Корчевин Н. А. 2017. Разработка оборудования для нанесения пористого металлизированного покрытия на поверхность теплообменных труб // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. № 2 (54). С. 49–54.
Едисеева И. И., Курышева С. В., Гордиенко Н. М., Бабаева И. В., Костеева Т. В., Михайлов Б. А. 2005. Практикум по эконометрике. М.: Финансы и статистика. 192 с.
Ильющенко А. Ф., Черняк И. Н., Кусин Р. А., Кусин А. Р., Еремин Е. Н. 2018. Процесс получения пористых проницаемых материалов спеканием электрическим током металлических порошков, волокон и сеток // Динамика систем, механизмов и машин. Том 6. № 2. С. 191–196. https://doi.org/10.25206/2310-9793-2018-6-2-191-196
Исаченко В. П., Осипова В. А., Сукомел А. С. 1981. Теплопередача. М.: Энергоиздат. 488 с.
Карпович Э. В. 2019. Подтверждение обобщенного критериального уравнения конвективного теплообмена для пористых структур экспериментальным путем // Агротехника и энергообеспечение. № 1 (22). С. 106–117.
Кирсанов Ю. А., Назипов Р. А., Данилов В. А., Башкирцев Г. В. 2010. Математическая модель тепловых процессов и методика исследования теплоотдачи в пористом цилиндре // Известия Самарского научного центра РАН. Том 12. № 4. С. 90–96.
Кирсанов Ю. А., Назипов Р. А., Данилов В. А. 2011. Теплообмен пористого тела с однофазным потоком теплоносителя // Теплофизика высоких температур. Том 49. № 2. С. 235–242.
Коновалов Д. А. 2017. Разработка и анализ модели теплопереноса в компактных пористых теплообменниках систем управления авиационной и космической техники // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. Том 16. № 2. С. 36–46.
Лаптев А. Г., Николаев Н. А., Башаров М. М. 2011. Методы интенсификации и моделирования тепломассообменных процессов. М.: Теплотехник. 288 с.
Лаптев А. Г., Фарахов Т. М., Дударовская О. Г. 2015. Эффективность теплообмена в каналах с хаотичными насадочными и зернистыми слоями // Вестник Казанского государственного энергетического университета. № 1 (25). С. 79–92.
Лобанов И. Е., Низовитин А. А. 2013. Общая теория интенсифицированного теплообмена и эффективности его применения для перспективных компактных теплообменных аппаратов, применяемых в современном металлургическом производстве // Технология материалов. № 1 (2). С. 3–42.
Михеев М. А., Михеева И. А. 1977. Основы теплопередачи. М.: Энергия. 344 с.
Пелевин Ф. В., Авраамов Н. И., Орлин С. А., Синцов А. Л. 2013. Эффективность теплообмена в пористых элементах конструкций жидкостных ракетных двигателей // Инженерный журнал: наука и инновации. № 4 (16). С. 1–14.
Попов И. А. 2007. Гидродинамика и теплообмен в пористых теплообменных элементах и аппаратах. Казань: Центр инновационных технологий. 240 с.
Розенберг Г. Д., Астрахан И. М., Евгеньев А. Е., Кочина И. Н. 1990. Сборник задач по гидравлике и газодинамике для нефтяных вузов. М.: Недра. 238 с.
Цветков О. Б., Лаптев Ю. А. 2013. Таблицы свойств холодильных агентов: учеб.-метод. пос. СПб.: НИУ ИТМО; ИХиБТ. 52 с.
Шабаров А. Б. 2013. Гидрогазодинамика: учеб. пос. 2-е изд., перераб. Тюмень: Изд-во Тюменского гос. ун-та. 460 с.
Davletbaev V., Rydalina N., Antonova E. 2018. Experimental investigation of the heat exchange intensity // MATEC Web of Conferences. Vol. 245. Article 07002. https://doi.org/10.1051/matecconf/201824507002
Rashidi S., Kashefi M. H., Kim K. Ch., Samimi-Abianeh O. 2019. Potentials of porous materials for energy management in heat exchangers — A comprehensive review // Applied Energy. Vol. 243. Pp. 206–232. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.03.200
Stepanov O., Aksenov B., Rydalina N., Antonova E. 2019. Heat-exchange units with porous inserts // E3S Web of Conferences. Vol. 140. Article 05006.
