Новый критерий теплогидравлической эффективности интенсификаторов теплообмена
Предложен новый критерий теплогидравлической эффективности, который обеспечивает более обоснованное ранжирование и сравнение интенсификаторов теплообмена. Показано, что в области f/f₀ < 16 коэффициент качества всех известных интенсификаторов теплообмена изменяется от 0,4. . . 0,48 до 1,0. Запроп...
Saved in:
| Published in: | Доповіді НАН України |
|---|---|
| Date: | 2014 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2014
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/87925 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Новый критерий теплогидравлической эффективности интенсификаторов теплообмена / А.А. Халатов, Т.В. Доник // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2014. — № 7. — С. 82-85. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859520072442183680 |
|---|---|
| author | Халатов, А.А. Доник, Т.В. |
| author_facet | Халатов, А.А. Доник, Т.В. |
| citation_txt | Новый критерий теплогидравлической эффективности интенсификаторов теплообмена / А.А. Халатов, Т.В. Доник // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2014. — № 7. — С. 82-85. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Доповіді НАН України |
| description | Предложен новый критерий теплогидравлической эффективности, который обеспечивает более обоснованное ранжирование и сравнение интенсификаторов теплообмена.
Показано, что в области f/f₀ < 16 коэффициент качества всех известных интенсификаторов теплообмена изменяется от 0,4. . . 0,48 до 1,0.
Запропоновано новий критерiй теплогiдравлiчної ефективностi, який забезпечує бiльш обгрунтоване ранжування i порiвняння iнтенсифiкаторiв теплообмiну. Показано, що в областi f/f₀ < 16 коефiцiєнт якостi всiх вiдомих iнтенсифiкаторiв теплообмiну змiнюється
вiд 0,4. . . 0,48 до 1,0.
A new criterion of thermal-hydraulic efficiency, which provides a more reasonable ranking and
comparison of heat intensifiers is proposed. It is shown that, for f/f₀ < 16, the quality factor of
the known heat transfer intensifiers varies from 0.4. . . 0.48 to 1.0.
|
| first_indexed | 2025-11-25T21:02:20Z |
| format | Article |
| fulltext |
оповiдi
НАЦIОНАЛЬНОЇ
АКАДЕМIЇ НАУК
УКРАЇНИ
7 • 2014
ТЕПЛОФIЗИКА
УДК 532.516
Академик НАН Украины А.А. Халатов, Т.В. Доник
Новый критерий теплогидравлической эффективности
интенсификаторов теплообмена
Предложен новый критерий теплогидравлической эффективности, который обеспечи-
вает более обоснованное ранжирование и сравнение интенсификаторов теплообмена.
Показано, что в области f/f0 < 16 коэффициент качества всех известных интенсифи-
каторов теплообмена изменяется от 0,4. . . 0,48 до 1,0.
Интенсификация теплообмена является главным направлением совершенствования тепло-
обменного оборудования в различных отраслях промышленности. Для оценки качества ин-
тенсификаторов теплообмена в настоящее время используют ряд критериев теплогидрав-
лической эффективности, характеризующих соотношение роста теплообмена к сопутству-
ющим потерям давления на прокачку теплоносителя [1]. Их главным недостатком является
трудность ранжирования интенсификаторов теплообмена при использовании в практичес-
ких приложениях.
В работе [2] показано, что в координатах ФАР-f/f0 экспериментальные данные по фак-
тору интенсификации теплообмена для всех известных способов интенсификации теплооб-
мена располагаются в узкой области между двумя ограничивающими линиями, характе-
ризующими поверхности со сферическими углублениями при малых числах Рейнольдса и
с оребрением при больших числах Рейнольдса (рис. 1). Здесь ФАР = (Nu/Nu
0
)/(f/f0) —
фактор аналогии Рейнольдса; Nu, f — число Нуссельта и коэффициент гидравлического
сопротивления при интенсификации; Nu0, f0 — то же без интенсификации при том же чис-
ле Рейнольдса. Как следует, опережающий рост теплообмена по сравнению с увеличением
гидравлических потерь (ФАР > 1,0) наблюдается только в области низких гидравлических
потерь (f/f0 < 3,5), что обусловлено специфической природой генерируемых вихрей.
Таким образом, интенсификаторы теплообмена на основе поверхностных углублений
(рис. 1, линия 26 ) могут считаться наиболее совершенным методом интенсификации теп-
лообмена и использоваться в качестве верхнего предела при сравнении различных интен-
сификаторов. Эти выводы позволяют предложить новый критерий теплогидравлической
эффективности — коэффициент качества интенсификатора теплообмена, отражающий сте-
пень отличия фактора аналогии Рейнольдса для конкретного метода интенсификации те-
плообмена от того же фактора для поверхностных сферических углублений при низких
© А.А. Халатов, Т. В. Доник, 2014
82 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2014, №7
Рис. 1. Фактор аналогии Рейнольдса в каналах с интенсификаторами теплообмена, выступающими в по-
ток [2]:
1 — поверхность со сферическими углублениями при низких числах Рейнольдса; 2 — поверхностное оребре-
ние при больших числах Рейнольдса; 3 — кольцевые поперечные выступы, труба; 4 — спиральные выступы,
труба; 5 — выступы скошенные, неразрезные, квадратный канал; 6 — выступы скошенные, разрезные, квад-
ратный канал; 7 — сферические выступы, прямоугольный канал; 8 — сферические выступы и углубления,
труба; 9 — мелкие сферические выступы, труба; 10 — сферические выступы, прямоугольный канал; 11 —
внутренние канавки; 12 — сферические выступы на плоской поверхности; 13 — 60◦ сплошные и разрезные
ребра; 14 — 90◦ разрезные ребра; 15 — чередующиеся сферические выступы-углубления; 16 — внутренние
спиральные канавки; 17 — “плотный” контакт выступов с противоположной стенкой; 18 — проволочные
спиральные вставки (ПСВ) в круглом канале; 19 — ПСВ в круглом канале; 20 — дельтаобразные генера-
торы вихрей, расположенные навстречу потоку; 21 — сплошные V-образные ребра (60◦); 22 — сплошные
ребра перпендикулярные потоку (90◦); 23 — дельтаобразные генераторы вихрей, направленные вдоль по
потоку; 24 — V-образные ребра, разрезные (60◦); 25 — 60◦ разрезные ребра; 26 — 90◦ разрезные ребра;
27 — сплошные ребра под углом 60◦ к потоку
числах Рейнольдса при f/f0 = const. Выражение для коэффициента качества интенсифи-
катора теплообмена имеет следующий вид:
K∗ =
(Nu/Nu
0
)/(f/f0)инт
(Nu/Nu
0
)/(f/f0)сф. угл
,
где числитель характеризует фактор аналогии Рейнольдса для конкретного интенсифи-
катора теплообмена, а знаменатель — тот же фактор для поверхности со сферическими
углублениями при малых числах Рейнольдса.
В качестве примера на рис. 2 представлены экспериментальные данные по коэффициен-
ту качества интенсификаторов теплообмена закручивающего типа [3]. В таком представле-
нии линия 1 (K∗ = 1,0) отражает сферические углубления при низких числах Рейнольдса,
а линия 2 — поверхностное оребрение при больших числах Рейнольдса.
В области f/f0 = 2,0. . . 16,0 абсолютное значение коэффициента качества интенсифика-
тора теплообмена K∗ для поверхностного оребрения при больших числах Рейнольдса изме-
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2014, №7 83
Рис. 2. Коэффициент качества K
∗ интенсификаторов теплообмена закручивающего типа в круглом кана-
ле [3]:
1 — поверхностные сферические углубления при низких числах Рейнольдса; 2 — поверхностное оребрение
при больших числах Рейнольдса; 3 — интенсификаторы теплообмена закручивающего типа (обобщающая
линия); 4 — спиральные выступы; 5 — цилиндрические штырьки; 6 — крестообразная вставка: сферичес-
кие углубления на поверхности; 7 — частичная закрутка потока: ϕ = 15
◦; 8 — ϕ = 25
◦; 9 — проволочные
спиральные вставки; 10 — частичная закрутка потока: ϕ = 30
◦; 11 — наклонно-тангенциальная закрутка
течения в трубе с поворотом на потоке (2 тангенциальных завихрителя); 12 — частичная закрутка потока:
ϕ = 35
◦; 13 — ϕ = 40
◦; 14 — чередующиеся сферические выступы; 15 — тангенциальная закрутка с тан-
генциальным выходом потока; 16 — внутренние спиральные канавки; 17 — частичная закрутка потока:
ϕ = 45
◦; 18 — крестообразная вставка: сферические углубления и ребра на поверхности вставки; 19 —
наклонно-тангенциальная закрутка в трубе с поворотом потока на выходе
няется от 0,48 до 0,40. Это является нижним пределом коэффициента качества для всех
интенсификаторов. Таким образом, использование нового критерия теплогидравлической
эффективности позволяет ранжировать все известные способы интенсификации теплообме-
на — лучшие из них характеризуются коэффициентом качества K∗ = 1,0, а худшие имеют
значение K∗ = 0,40 ÷ 0,48 в зависимости от величины отношения f/f0.
Интенсификаторы теплообмена закручивающего типа (обобщающая линия 3 ) характе-
ризуются величиной коэффициента качества K∗, который изменяется от 0,62 при малых
значениях f/f0 до 0,50 в области f/f0 = 16,0. Как следует, такие интенсификаторы имеют
коэффициент качества ниже среднего значения.
Таким образом, новый критерий теплогидравлической эффективности — коэффициент
качества обеспечивает более обоснованный выбор, ранжирование и сравнение различных
интенсификаторов теплообмена.
1. Халатов А.А., Онищенко В.Н., Борисов И.И. Аналогия переноса теплоты и количества движения
в каналах с поверхностными генераторами вихрей // Доп. НАН України. – 2007. – № 6. – С. 70–75.
2. Халатов А.А., Онищенко В.Н., Доник Т. В., Окишев А.В. Фактор аналогии Рейнольдса для ин-
тенсификаторов теплообмена различного типа // Изв. РосАН. Сер. Энергетика. 2011. – № 4. –
С. 109–116.
84 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2014, №7
3. Доник Т.В. Теплообмiн та гiдродинамiка в трубi з завихрювачем часткової закрутки потоку на основi
хрестоподiбної вставки: Автореф. дис. . . . канд. техн. наук 05.14.06 “Технiчна теплофiзика та про-
мислова теплоенергетика”. – ИТТФ НАН України. – Київ, 2013. – 22 с.
Поступило в редакцию 03.03.2014Институт технической теплофизики
НАН Украины, Киев
Академiк НАН України А.А. Халатов, Т.В. Доник
Новий критерiй теплогiдравлiчної ефективностi iнтенсифiкаторiв
теплообмiну
Запропоновано новий критерiй теплогiдравлiчної ефективностi, який забезпечує бiльш об-
грунтоване ранжування i порiвняння iнтенсифiкаторiв теплообмiну. Показано, що в об-
ластi f/f0 < 16 коефiцiєнт якостi всiх вiдомих iнтенсифiкаторiв теплообмiну змiнюється
вiд 0,4. . . 0,48 до 1,0.
Academician of the NAS of Ukraine A.A. Khalatov, T.V. Donyk
A new criterion of thermal-hydraulic efficiency for heat intensifiers
A new criterion of thermal-hydraulic efficiency, which provides a more reasonable ranking and
comparison of heat intensifiers is proposed. It is shown that, for f/f0 < 16, the quality factor of
the known heat transfer intensifiers varies from 0.4. . . 0.48 to 1.0.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2014, №7 85
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-87925 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1025-6415 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-25T21:02:20Z |
| publishDate | 2014 |
| publisher | Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Халатов, А.А. Доник, Т.В. 2015-10-30T17:05:30Z 2015-10-30T17:05:30Z 2014 Новый критерий теплогидравлической эффективности интенсификаторов теплообмена / А.А. Халатов, Т.В. Доник // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2014. — № 7. — С. 82-85. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/87925 532.516 Предложен новый критерий теплогидравлической эффективности, который обеспечивает более обоснованное ранжирование и сравнение интенсификаторов теплообмена. Показано, что в области f/f₀ < 16 коэффициент качества всех известных интенсификаторов теплообмена изменяется от 0,4. . . 0,48 до 1,0. Запропоновано новий критерiй теплогiдравлiчної ефективностi, який забезпечує бiльш обгрунтоване ранжування i порiвняння iнтенсифiкаторiв теплообмiну. Показано, що в областi f/f₀ < 16 коефiцiєнт якостi всiх вiдомих iнтенсифiкаторiв теплообмiну змiнюється вiд 0,4. . . 0,48 до 1,0. A new criterion of thermal-hydraulic efficiency, which provides a more reasonable ranking and comparison of heat intensifiers is proposed. It is shown that, for f/f₀ < 16, the quality factor of the known heat transfer intensifiers varies from 0.4. . . 0.48 to 1.0. ru Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Доповіді НАН України Теплофізика Новый критерий теплогидравлической эффективности интенсификаторов теплообмена Новий критерiй теплогiдравлiчної ефективностi iнтенсифiкаторiв теплообмiну A new criterion of thermal-hydraulic efficiency for heat intensifiers Article published earlier |
| spellingShingle | Новый критерий теплогидравлической эффективности интенсификаторов теплообмена Халатов, А.А. Доник, Т.В. Теплофізика |
| title | Новый критерий теплогидравлической эффективности интенсификаторов теплообмена |
| title_alt | Новий критерiй теплогiдравлiчної ефективностi iнтенсифiкаторiв теплообмiну A new criterion of thermal-hydraulic efficiency for heat intensifiers |
| title_full | Новый критерий теплогидравлической эффективности интенсификаторов теплообмена |
| title_fullStr | Новый критерий теплогидравлической эффективности интенсификаторов теплообмена |
| title_full_unstemmed | Новый критерий теплогидравлической эффективности интенсификаторов теплообмена |
| title_short | Новый критерий теплогидравлической эффективности интенсификаторов теплообмена |
| title_sort | новый критерий теплогидравлической эффективности интенсификаторов теплообмена |
| topic | Теплофізика |
| topic_facet | Теплофізика |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/87925 |
| work_keys_str_mv | AT halatovaa novyikriteriiteplogidravličeskoiéffektivnostiintensifikatorovteploobmena AT doniktv novyikriteriiteplogidravličeskoiéffektivnostiintensifikatorovteploobmena AT halatovaa noviikriteriiteplogidravličnoíefektivnostiintensifikatorivteploobminu AT doniktv noviikriteriiteplogidravličnoíefektivnostiintensifikatorivteploobminu AT halatovaa anewcriterionofthermalhydraulicefficiencyforheatintensifiers AT doniktv anewcriterionofthermalhydraulicefficiencyforheatintensifiers |