Эффективный теплообмен. Витые трубы

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЭФФЕКТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕН. ВИТЫЕ ТРУБЫ

О.С. Копылова, В.А. Кисюк,

А.А. Набоков, В.И. Хлыстунов

Аннотация

Эффективный теплообмен. Витые трубы

О.С. Копылова, В.А. Кисюк, А.А. Набоков, В.И. Хлыстунов,

ФГБОУ ВО Ставропольский государственный аграрный университет Россия, г. Ставрополь.

В наши дни нет такой отрасли промышленности, где бы не работали теплообменники. В этих аппаратах - важных элементах различных технологических процессов - происходит теплопередача от горячей среды к холодной через разделяющую их стенку.

Ключевые слова: теплообмен, теплообменник, холодильник, нагреватель, туба.

Содержание

Огромная роль теплообменных аппаратов и устройств в энергетике. При производстве современных холодильных аппаратов до 70-80 процентов металла используются на теплообменники. Важную роль играют они в обеспечении нормальной работы различных видов транспорта. Так, в самолете теплообменники служат важными элементами в системах кондиционирования воздуха, подогрева топлива, охлаждения масла и других устройствах. Радиатор автомобиля - также является теплообменником. Даже в повседневной жизни мы не можем обойтись без теплообменных аппаратов. Они - основа холодильников, кондиционеров, систем отопления [1-3].

Техническое устройство теплообменников весьма разнообразна. Выбор конструкции зависит от условий эксплуатации, требований, предъявляемых к их компактности, эффективности, надежности, а также технологичности изготовления.

Самый распространенный тип теплообменников - трубчатый. Он отличается простотой конструкции. В нем один из теплоносителей (жидкий или газообразный) протекает внутри труб, а другой - в межтрубном пространстве; теплопередача происходит через стенки труб. Их делают из материала, обладающего большой теплопроводностью (например, латуни или стали). Толщину стенки трубы выбирают минимальной, принимая во внимание ее прочность, способ изготовления и надежность в применении. Также нужно учитывать и агрессивность циркулирующих сред, уровень рабочих температур. теплообменный трубчатый устройство

Теплообменник обладает наибольшим КПД, когда происходит продольное обтекание труб, причем в направлении, противоположном направлению течения, скажем, жидкости внутри них. Однако в ряде случаев, чтобы понизить гидравлическое сопротивление движению среды применяют поперечное обтекание [4-8].

Ежегодно производится большое количество теплообменных аппаратов с продольным и поперечным обтеканием круглых труб. На их производство расходуется большое количество нержавеющей стали и латуни.

Наиболее перспективный путь - искусственная турбулизация потока, то есть постоянное перемешивание текущей жидкости, что позволяет повысить обмен тепла между средами. Для этого применяют различные способы закрутки потока теплоносителя, делают трубы ребристыми.

Было сделано открытие, которое послужило научной основой конструирования высокоэффективных теплообменных поверхностей. Суть его такова. С увеличением турбулентности потока теплоносителя растет не только теплоотдача, но и гидравлическое сопротивление его движению. Но оказывается, можно так подобрать геометрию устройства, с помощью которого добиваются повышения турбулентности потока, что рост теплоотдачи будет опережать неминуемое увеличение гидравлических потерь.

Теплообменники с витыми трубами широко применяются в химической, металлургической и пищевой промышленности, энергетике, и холодильной технике, и других отраслях промышленного и домашнего хозяйства. Особенно эффективны в системах очистки сточных вод и газовых выбросов в атмосферу, где такие аппараты служат для охлаждения горячих загрязненных сред перед очисткой их через фильтры. В таком случае получается большая экономия средств за счет сокращения расхода металла на изготовление теплообменных аппаратов и уменьшения необходимых для их размещения производственных площадей [9-14].

Можно отметить, что замена круглых труб на витые не усложняет производство теплообменников, так как производство витых труб выполняется за одну операцию - протягиванием круглых труб через фильеру. Такие трубы уже выпускаются [15, 16].

Литература

1. Афанасьева В.С., Копылова О.С., Афанасьев М.А., Копылов В.Б. Проектирование урока физики в 8 классе по теме: "Изменение агрегатных состояний вещества" с учетом ФГОС // НаукаПарк. - 2014. - № 5 (25). - С. 2-9.

2. Афанасьев М.А., Гуцевич А.А., Кисюк В.А., Хутов К.М. В., Якуба И.В. Проектирование лабораторной работы по гидростатическому давлению // В сборнике: Физико-технические проблемы создания новых технологий в агропромышленном комплексе / Ставрополь. - 2015. - С. 11-15.

3. Вечер О.В., Хащенко А.А., Воробьев И.Н., Афанасьев М.А. Теоретический анализ скорости испарения жидкости с поверхности раздела двух жидких фаз// В сборнике: Применение современных ресурсосберегающих инновационных технологий в АПК III Международная научно-практическая конференция. / Ставрополь. - 2013. - С. 29-31.

4. Герасимов Е.В., Кисюк В.А., Овсянников С.А. Перспективы утилизации тепловых потерь двигателя // В сборнике: Актуальные проблемы научно-технического прогресса в АПК VII Международная научно-практическая конференция в рамках XIX Международной агропромышленной выставки "Агроуниверсал - 2013". / Ставрополь. - 2013. - С. 69-73.

5. Герасимов Е.В., Кисюк В.А., Алексеенко В.А., Сидельников Д.А. Определение режимных и конструктивных параметров работы обезвоживающего устройства // В сборнике: Актуальные проблемы научно-технического прогресса в АПК Сборник научных статей XII Международной научно-практической конференции, в рамках XVIII Международной агропромышленной выставки "Агроуниверсал - 2016". / Ставрополь. - 2016. - С. 273-277.

6. Кисюк В.А., Кузьминов В.И., Сорокин А.И. Достижение согласованной работы различных групп микроорганизмов в биореакторе // В сборнике: Научно-технический прогресс в АПК: проблемы и перспективы Международная научно-практическая конференция, в рамках XVIII Международной агропромышленной выставки "Агроуниверсал - 2016". / Ставрополь. - 2016. - С. 256-262.

7. Любая С. И., Стародубцева Г.П., Афанасьев М.А., Копылова О.С. Практикум для лабораторных работ по физике - Ставрополь, 2015.

8. Меньщиков А.В., Хащенко А.А., Афанасьев М.А. Общая характеристика процесса кипения жидкости и его применение в современной теплоэнергетике // В сборнике: Новые технологии в сельском хозяйстве и пищевой промышленности с использованием электрофизических факторов и озона VII Всероссийская научно-практическая конференция. / Ставрополь. - 2012. - С. 113-115.

9. Стародубцева Г.П., Хащенко А.А., Афанасьев М.А., Любая С.И. Механика, молекулярная физика, термодинамика. электричество и магнетизм Курс лекций по физике - Ставрополь, 2015.

10. Хайновский В.И., Горохов А.В., Афанасьев М.А., Копылова О.С. Особенности измерения КПН жидкостей и растворов методом "Взвешивания капель" // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Естественные науки. - 2006. - № 4. - С. 50-52.

11. Хайновский В.И., Горохов А.В., Афанасьев М.А. Методы и точность измерения коэффициента поверхностного натяжения жидкостей // В сборнике: Физико-технические проблемы создания новых технологий в агропромышленном комплексе III Российская научно-практическая конференция. / Ставрополь. - 2005. - С. 227-232.

12. Хащенко А.А., Меньщиков А.В., Афанасьев М.А., Воробьев И.Н. Экспериментальное исследование величины перегретого слоя жидкости при кипении // В сборнике: Новые технологии в сельском хозяйстве и пищевой промышленности с использованием электрофизических факторов и озона VII Всероссийская научно-практическая конференция. / Ставрополь. - 2012. - С. 111-112.

13. Хащенко А.А., Меньщиков А.В., Афанасьев М.А., Пуля А.В., Коробов А.Ю. Экспериментальное исследование процессов испарения и кипения жидкостей// В сборнике: Новые технологии в сельском хозяйстве и пищевой промышленности с использованием электрофизических факторов и озона VII Всероссийская научно-практическая конференция. / Ставрополь. - 2012. - С. 108-111.

14. Хащенко А.А., Вечер О.В., Меньщиков А.В., Афанасьев М.А. Теоретический анализ температурной зависимости скорости испарения жидкости со свободной поверхности // В сборнике: Применение современных ресурсосберегающих инновационных технологий в АПК III Международная научно-практическая конференция. / Ставрополь. - 2013. - С. 253-256.

15. Хащенко А.А., Меньшиков А.В., Афанасьев М.А. Теоретический анализ температурной зависимости скорости кипения жидкости на твердой поверхности нагрева // В сборнике: Физико-технические проблемы создания новых технологий в агропромышленном комплексе Международная научно-практическая конференция. / Ставрополь. - 2013. - С. 159-161.

16. Хащенко А.А., Вечер О.В., Афанасьев М.А. Исследование температурной зависимости плотности действующих центров кипения при насыщенном кипении жидкостей // В сборнике: Теоретические и прикладные вопросы науки и образования сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции: в 16 частях. / Ставрополь. - 2015. - С. 161-163.

Размещено на Allbest.ru