ТЕРМО- І АЕРОМОДЕЛІ ЕНЕРГЕТИЧНОГО ОБЛАДНАННЯ ЖИТЛОВИХ КОМПЛЕКСІВ
DOI:
https://doi.org/10.31650/2786-6696-2024-7-118-127Ключові слова:
житлові комплекси, котли, потужність, енергоефективність, теплопередача, температура, коефіцієнт тепловіддачі, тиск, опір, моделювання, удосконалення.Анотація
Під час аварій або руйнувань інфраструктуру житлових комплексів при низьких температурах потрібно у стислий термін відновлювати, особливо роботу систем теплопостачання. Для цього зручно використовувати газотрубні котли. Але потрібні нові рішення проблем підвищення потужності та енергоефективності обладнання та систем за рахунок зменшення опорів руху рідини або газів, а також інтенсифікації теплопередачі. Численні дослідження показали, що збільшення коефіцієнта тепловіддачі на кордоні газ – метал у 5 разів призводить до збільшення витрат енергії вентиляторів котла у 10 разів і більше. У статті використано три методи досліджень з метою покращення показників роботи котлів. Візуальна діагностика руху рідин та газів дозволила виявити ознаки самоорганізації структури потоків. Гідравлічні дослідження в щілинних каналах, де змінювалася лише висота h у діапазоні h = 0,2-2,5мм підтвердили, що структура розподілу пульсаційних компонентів динамічної частини енергії впливає на збільшення або зменшення швидкості при заданому початковому тиску потоку або Re = const.
Тепловий експеримент показав, що структура потоку також впливає на характер зміни коефіцієнта тепловіддачі a. Розміри каналів, при яких пульсаційні компоненти мають позитивні значення, дають збільшення коефіцієнта тепловіддачі набагато інтенсивніше, ніж при розмірах, де пульсації мають негативні значення. Тобто, візуальні дослідження структури потоків та правильний вибір поперечних розмірів каналів може збільшити подачу теплоносія до 24% без додаткових витрат енергії, а також усунути проблему невизначеності при вирішенні задачі інтенсифікації перенесення теплоти на межі газів – металева стінка.
Візуальні дослідження струменя у затопленому просторі дають інформацію для вирішення задачі інтенсифікації теплообміну. Використання турбулізаторів у газотрубних котлах забезпечило підвищення ефективності котла від hк.1 = 0,84 до величини hк.2 = 0,929. При цьому, витрати енергії на роботу вентилятора змінилися незначно. Використання візуальної діагностики структури потоків дозволяє вирішувати гідравлічні і теплові завдання розробки чи вдосконалення енергетичного обладнання житлових комплексів.
Посилання
1. Wen-Tao Ji, Anthony M. Jacobi, Ya-Ling He, Wen-Quan Tao. Summary and evaluation on the heat transfer enhancement techniques of gas laminar and turbulent pipe flow. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2017. 111. P. 467-483.
2. Ji W.T., Jacobi A.M., He Y.L., & Tao W.Q. Summary and evaluation on single-phase heat transfer enhancement techniques of liquid laminar and turbulent pipe flow. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2015. 88. P. 735–754.
3. Chang S.W., Yang T.L., & Liou J.S. Heat transfer and pressure drop in a tube with broken twisted tape insert. Experimental Thermal and Fluid Science. 2007. 32(2). P. 489–501.
4. Chang S.W., Jan Y.J., & Liou J.S. Turbulent heat transfer and pressure drop in a tube fitted with serrated twisted tape. International Journal of Thermal Sciences. 2007. 46(5). P. 506–518.
5. Bhuiya M., Chowdhury M., Saha M., & Islam M. Heat transfer and friction factor characteristics in turbulent flow through a tube fitted with perforated twisted tape inserts. International Communications in Heat and Mass Transfer. 2013. 46, P. 49–57.
6. Fan J.F., Ding W.K., He J.F., Tao W.Q. A performance evaluation plot of enhanced heat transfer techniques oriented for energy-saving. Heat Mass Transfer. 2009. 52 (1). P. 33–44.
7. Хли-Nikulin A., Moita A.S., Moreira A.L.N., Murshed S.M.S., Huminic A., Grosu Y., Faik A., Nieto-Maestre J., & Khliyeva O. Effect of Al2O3 nanoparticles on laminar, transient, and turbulent flow of isopropyl alcohol. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2019. 130. P. 1032–1044.
8. Dreytser G.A. Modern problems of heat transfer intensification in channels. Engineering Physics Journal. 2000. 74(4). P. 33-40.
9. Baron V.G. Shell-and-tube heat exchange apparatus at the end of the 20th century. Non-Traditional and Renewable Energy Sources. 2000. 2(5). P. 34-36.
10. Baron V.G. Thin-walled heat exchange apparatus: intensification and general analysis of the situation. Energy Conservation. 2002. 7. P. 20-22.
11. Arsirii V., Kravchenko O., Savchuk B., & Arsirii O. The influence of the structure of laminar flows on the characteristics of equipment. In 26th Scientific Conference on Power Engineering and Power Machines (PEPM’2021). 2021. Vol. 327, 05003.
12. Album of Fluid Motion by Milton Van Dyke. Stanford, California, 2012.
13. Album of Fluid Motion. In addition, Milton Van Dyke, 2023. URL: https://www.2023apsdfd.org.
14. Кожелупенко Ю.Д., Коба А.Л. Экспериментальные исследования теплоотдачи и гидравлического сопротивления при однофазном течении воды в щелевых каналах. Холодильная техника и технология. 2002. № 4 (78). C. 40–47.
15. Arsiri V., Kravchenko O., Reconstruction of turbomachines on the basis of the flow structure visual diagnostics. International Journal Mechanics and Mechanical Engineering. 2018. Vol. 22. No. 2. P. 405-414.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 СУЧАСНЕ БУДІВНИЦТВО ТА АРХІТЕКТУРА
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
