CFD МОДЕЛЮВАННЯ ТЕПЛООБМІНУ ПРИ РОЗМЩЕННІ СПІРАЛЬНО-ДРОТОВОГО ІНТЕНСИФІКАТОРА НА ТРУБІ
The results of the study of the intensification of the heat transfer process under forced air convection in the annular gap of a pipe-in-pipe heat exchanger with a spiral-wire intensifier located near the outer surface of the inner pipe are presented. The intensifier does not touch the pipe surface....
Збережено в:
| Дата: | 2021 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Institute of Engineering Thermophysics of NAS of Ukraine
2021
|
| Онлайн доступ: | https://ihe.nas.gov.ua/index.php/journal/article/view/462 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Thermophysics and Thermal Power Engineering |
Репозитарії
Thermophysics and Thermal Power Engineering| id |
oai:ojs2.ihenasgovua.s43.yourdomain.com.ua:article-462 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Thermophysics and Thermal Power Engineering |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2021-12-20T09:25:12Z |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| format |
Article |
| author |
Oliinyk, V.S. Krukovskyi, P.G. Deineko, A.I. |
| spellingShingle |
Oliinyk, V.S. Krukovskyi, P.G. Deineko, A.I. CFD МОДЕЛЮВАННЯ ТЕПЛООБМІНУ ПРИ РОЗМЩЕННІ СПІРАЛЬНО-ДРОТОВОГО ІНТЕНСИФІКАТОРА НА ТРУБІ |
| author_facet |
Oliinyk, V.S. Krukovskyi, P.G. Deineko, A.I. |
| author_sort |
Oliinyk, V.S. |
| title |
CFD МОДЕЛЮВАННЯ ТЕПЛООБМІНУ ПРИ РОЗМЩЕННІ СПІРАЛЬНО-ДРОТОВОГО ІНТЕНСИФІКАТОРА НА ТРУБІ |
| title_short |
CFD МОДЕЛЮВАННЯ ТЕПЛООБМІНУ ПРИ РОЗМЩЕННІ СПІРАЛЬНО-ДРОТОВОГО ІНТЕНСИФІКАТОРА НА ТРУБІ |
| title_full |
CFD МОДЕЛЮВАННЯ ТЕПЛООБМІНУ ПРИ РОЗМЩЕННІ СПІРАЛЬНО-ДРОТОВОГО ІНТЕНСИФІКАТОРА НА ТРУБІ |
| title_fullStr |
CFD МОДЕЛЮВАННЯ ТЕПЛООБМІНУ ПРИ РОЗМЩЕННІ СПІРАЛЬНО-ДРОТОВОГО ІНТЕНСИФІКАТОРА НА ТРУБІ |
| title_full_unstemmed |
CFD МОДЕЛЮВАННЯ ТЕПЛООБМІНУ ПРИ РОЗМЩЕННІ СПІРАЛЬНО-ДРОТОВОГО ІНТЕНСИФІКАТОРА НА ТРУБІ |
| title_sort |
cfd моделювання теплообміну при розмщенні спірально-дротового інтенсифікатора на трубі |
| title_alt |
CFD SIMULATION OF HEAT TRANSFER WITH SPIRAL-WIRE DISPLACEMENT ON THE PIPE CFD МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛООБМЕНА ПРИ РАСПОЛОЖЕНИИ СПИРАЛЬНО-ПРОВОЛОЧНОГО ИН-ТЕНСИФИКАТОРА НА ТРУБЕ |
| description |
The results of the study of the intensification of the heat transfer process under forced air convection in the annular gap of a pipe-in-pipe heat exchanger with a spiral-wire intensifier located near the outer surface of the inner pipe are presented. The intensifier does not touch the pipe surface. The height of the wire of the intensifier is taken as 1.5 mm. The change in the winding pitch varied within the range of 12-20mm.
Boundary conditions of the first kind + 20 ° C are set on the inner surface of the inner pipe. The temperature of the air moving in the annular gap is 300 ° C. The air velocity varied from 6 to 15 m / s.
For the CFD model of a pipe-in-pipe heat exchanger, the use of a computational grid with 4.7 million elements is justified. The CFD model was validated using literature data.
Based on the analysis of the ratio of the intensified Nusselt number to the Nusselt number for a smooth pipe, a 1.7-fold increase in heat transfer was found for Reynolds numbers from 5000 to 7000. This result is explained by the periodic destruction of the boundary layer along the pipe. With a further increase in Reynolds numbers to 13000, the intensification of heat transfer decreases from 1.7 to 1.3, which is explained by an increase in the vortex zone immediately behind the wire and the appearance of recirculation zones that make a minimum contribution to heat transfer.
It has been determined that the spiral-wire intensifier with the maximum possible step of 20 mm contributes to the greatest increase in heat transfer by 1.7 times and has the smallest coefficient of hydraulic friction of 0.076-0.06 for the studied range of Reynolds numbers. |
| publisher |
Institute of Engineering Thermophysics of NAS of Ukraine |
| publishDate |
2021 |
| url |
https://ihe.nas.gov.ua/index.php/journal/article/view/462 |
| work_keys_str_mv |
AT oliinykvs cfdsimulationofheattransferwithspiralwiredisplacementonthepipe AT krukovskyipg cfdsimulationofheattransferwithspiralwiredisplacementonthepipe AT deinekoai cfdsimulationofheattransferwithspiralwiredisplacementonthepipe AT oliinykvs cfdmodelirovanieteploobmenapriraspoloženiispiralʹnoprovoločnogointensifikatoranatrube AT krukovskyipg cfdmodelirovanieteploobmenapriraspoloženiispiralʹnoprovoločnogointensifikatoranatrube AT deinekoai cfdmodelirovanieteploobmenapriraspoloženiispiralʹnoprovoločnogointensifikatoranatrube AT oliinykvs cfdmodelûvannâteploobmínuprirozmŝenníspíralʹnodrotovogoíntensifíkatoranatrubí AT krukovskyipg cfdmodelûvannâteploobmínuprirozmŝenníspíralʹnodrotovogoíntensifíkatoranatrubí AT deinekoai cfdmodelûvannâteploobmínuprirozmŝenníspíralʹnodrotovogoíntensifíkatoranatrubí |
| first_indexed |
2025-12-17T13:55:42Z |
| last_indexed |
2025-12-17T13:55:42Z |
| _version_ |
1851763974703415296 |
| spelling |
oai:ojs2.ihenasgovua.s43.yourdomain.com.ua:article-4622021-12-20T09:25:12Z CFD SIMULATION OF HEAT TRANSFER WITH SPIRAL-WIRE DISPLACEMENT ON THE PIPE CFD МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛООБМЕНА ПРИ РАСПОЛОЖЕНИИ СПИРАЛЬНО-ПРОВОЛОЧНОГО ИН-ТЕНСИФИКАТОРА НА ТРУБЕ CFD МОДЕЛЮВАННЯ ТЕПЛООБМІНУ ПРИ РОЗМЩЕННІ СПІРАЛЬНО-ДРОТОВОГО ІНТЕНСИФІКАТОРА НА ТРУБІ Oliinyk, V.S. Krukovskyi, P.G. Deineko, A.I. The results of the study of the intensification of the heat transfer process under forced air convection in the annular gap of a pipe-in-pipe heat exchanger with a spiral-wire intensifier located near the outer surface of the inner pipe are presented. The intensifier does not touch the pipe surface. The height of the wire of the intensifier is taken as 1.5 mm. The change in the winding pitch varied within the range of 12-20mm. Boundary conditions of the first kind + 20 ° C are set on the inner surface of the inner pipe. The temperature of the air moving in the annular gap is 300 ° C. The air velocity varied from 6 to 15 m / s. For the CFD model of a pipe-in-pipe heat exchanger, the use of a computational grid with 4.7 million elements is justified. The CFD model was validated using literature data. Based on the analysis of the ratio of the intensified Nusselt number to the Nusselt number for a smooth pipe, a 1.7-fold increase in heat transfer was found for Reynolds numbers from 5000 to 7000. This result is explained by the periodic destruction of the boundary layer along the pipe. With a further increase in Reynolds numbers to 13000, the intensification of heat transfer decreases from 1.7 to 1.3, which is explained by an increase in the vortex zone immediately behind the wire and the appearance of recirculation zones that make a minimum contribution to heat transfer. It has been determined that the spiral-wire intensifier with the maximum possible step of 20 mm contributes to the greatest increase in heat transfer by 1.7 times and has the smallest coefficient of hydraulic friction of 0.076-0.06 for the studied range of Reynolds numbers. Приведены результаты исследования интенсификации процесса теплообмена при принудительной конвекции воздуха в кольцевом зазоре теплообменника типа "труба в трубе" со спирально-проволочным интенсификатором, расположенным вблизи внешней поверхности внутренней трубы. Интенсификатор не касается поверхности трубы. Высота провода интенсификатора принята 1,5 мм. Изменение шага намотки варьировалось в пределах 12-20 мм. На внутренней поверхности внутренней трубы задаются граничные условия первого рода + 20 ° С. Температура воздуха, движущегося в кольцевом зазоре, составляет 300 ° С. Скорость воздуха варьировалась от 6 до 15 м / с. Для CFD-модели теплообменника "труба в трубе" обосновано использование расчетной сетки с 4,7 млн элементов, а также, была проведена валидация CFD модели с использованием литературных данных. На основе анализа отношения интенсифицированного числа Нуссельта к числу Нуссельта для гладкой трубы обнаружено увеличение теплоотдачи в 1,7 раза для чисел Рейнольдса от 5000 до 7000. Этот результат объясняется периодическим разрушением пограничного слоя вдоль трубы. При дальнейшем увеличении числа Рейнольдса до 13000 интенсификация теплоотдачи снижается с 1,7 до 1,3, что объясняется увеличением зоны вихря непосредственно за проволокой и появлением зон рециркуляции, вносящих минимальный вклад в теплоотдачу. Установлено, что спирально-проволочный интенсификатор с максимально возможным шагом 20 мм способствует наибольшему увеличению теплоотдачи в 1,7 раза по сравнению с гладкой трубой и имеет наименьший коэффициент гидравлического трения 0,076-0,06 для исследованного диапазона чисел Рейнольдса. Представлені результати дослідження інтенсифікації процесу теплообміну при вимушеній конвекції повітря в кільцевому просторі теплообмінника типу «труба в трубі» з розміщеним спірально-дротовим інтенсифікатором біля зовнішньої поверхні внутрішньої труби. Показано вплив кроку та діаметру дроту на гідравлічний коефіцієнт тертя та тепловіддачу. Institute of Engineering Thermophysics of NAS of Ukraine 2021-12-20 Article Article application/pdf https://ihe.nas.gov.ua/index.php/journal/article/view/462 10.31472/ttpe.4.2021.4 Thermophysics and Thermal Power Engineering; Vol 43 No 4 (2021): Thermophysics and Thermal Power Engineering; 34-42 Теплофизика и Теплоэнергетика; Vol 43 No 4 (2021): Thermophysics and Thermal Power Engineering; 34-42 Теплофізика та Теплоенергетика; Vol 43 No 4 (2021): Thermophysics and Thermal Power Engineering; 34-42 2663-7235 uk https://ihe.nas.gov.ua/index.php/journal/article/view/462/391 |