A hőhordozó áramlás pulzáló rendszerének hatása a lemez hőátadási tényezőjére
HATÁSA impulzus üzemmódban a hűtőfolyadék áramlási tényezővel hőátadás a lemezes hőcserélő meleg víz rendszer
1 FGBOU HPE "Mordovai Állami Egyetem. NP Ogareva »
Hőcserélő melegvíz rendszerek (HMV) működnek egy állandóan változó költségeket, amelyet az jellemez, nagyarányú óránkénti és napi nem egyenletessége fogyasztása forró vízzel. A hőcserélők kiválasztása a HMV maximális hőterhelésének biztosításán alapul. A csúcsterhelés időtartama gyakran jelentéktelen, azaz A hőcserélők hosszú ideig üzemelnek a névleges érték alatt. Az áramlási sebesség csökkentése, ahogy ismeretes, a hőátadási tényező csökkenéséhez és a hőcserélő energiahatékonyságának csökkenéséhez vezet. Kompaktságuk, nagy hőátadási tényezőjük miatt a lemezes hőcserélőket széles körben használják a hőellátó rendszerekben, mint melegvíz-hőcserélők.
A hőátadási együttható növekedése a hűtőközeg lüktető áramlási rendjének létrehozásával érhető el, amelyet egyszelepes áramlás-átalakító (PP) alkalmazásával hoznak létre [2,3] -ban. A [3] -ben végzett vizsgálatok eredményeként a hűtőközeg impulzusos keringésével hőszivattyús rendszer került kifejlesztésre [4] egyszelepes PP alapján. A rendszer bevezetése lehetővé tette a héj-és csöves hőcserélő relatív hőátadási tényezőjének 12% -os növekedését. Ezzel a technológiával [1] a motor hűtési rendszere sikerült növelni a hőelvezetést a termikus hűtőköpenyből. A megoldás fő hátránya az egyszelepes PP alacsony megbízhatósága. Kidolgoztuk és szabadalmaztuk [5] egy kétszelepes PP tervezését, amely lehetővé tette a PP stabil működésének költségeinek bővítését.
Anyag és vizsgálati módszerek
Annak vizsgálatára, a hatás a pulzáló hűtőfolyadék áramlási rendszer a hőátadási tényező egy olyan lemezes hőcserélőben HMV kísérleti elrendezést kialakítva különböző sebességgel (1), ami az egyes fűtési egység (ITP) laboratóriumban egy impulzus keringő fűtőközeg alapján A két szelep áramlási jelátalakító (PP) . Három hidraulikusan független keringető áramkört tartalmaz: fűtést, forró vizet és fűtővizet.
Áramkör fűtőközeg áll gyorsuló 1 cső, 2, lemezes hőcserélők 3, 4, 5 PP, membránszivattyúk 6. túlhúzás csöveket 1, 2 teljes hossza 42 m és 7 m minden ehhez hegesztett fúvókák szerelt daruk. Az első öt fúvókák, downstream a hűtőközeg keresztül az összekötő csövek csatlakoztatva általános laboratóriumi ellátási sokrétű, és egyikük a bemeneti fűtőkör lemezes hőcserélők 3, illetve 4. A kimeneti csövek a hőcserélők csatlakoznak egymáshoz két bemenet PP 5, amelynek a kimenete van kötve hűtő alatt forraljuk obshchelaboratornykh kollektor. A részben a csővezeték közötti lemezes hőcserélők és a membrános szivattyúk telepített PP 6. áramkör zárva áll, és sorba kapcsolt hőcserélő 3, egy 7 kazán, a 8 keringtetőszivattyú, párhuzamos membránszivattyúk 6.
HMV és nyitott áramkör egy fűtött lemezes hőcserélő 4 a bemeneti vonal, amely által indított általános laboratóriumi nyers víz tartály és a kilépő a fűtött kontúrja a lemezes hőcserélő 4 csatlakozik a melegvíz-vezeték rendszerek.
Ábra. 1. A kísérleti beállítások sémája
Az impulzusos áramlási rendszert a PP 5 fűtőkörében hozták létre. Fő elemei a házon belül található két ütközőszelep és a hűtőfolyadék áramlása ellen irányulnak. A rugószelep szárai között a rugó van rögzítve. A PP szelepeket úgy állítjuk be, hogy ha az egyik szelep zárva van, a másik nyitva van. A rugó időeltolódást biztosít az egyik zárónyílás és a másik ütközőszelep nyitása, valamint a szelepek zökkenőmentes működtetése között drámai költségcsökkenéssel. Mivel az áramlás-átalakító függőlegesen van felszerelve a szelepek tengelye mentén, a lökésszelepekre ható erők nem azonosak. A lökésszelepekre ható erők kiegyensúlyozása érdekében egy rugórugót szerelnek be.
A tanulmány eredményei és vitájuk
Ha a PP-vel áramló áramlás van, akkor a hidrodinamikus erők az ütközőszelepeken a záródásukig hatnak. Kezdetben a lökésszelepek nem ugyanabban a helyzetben vannak: az egyik nyitva van, a másik pedig zárva van. Amint az áramlás nő, a nyitott ütésszelepen ható hidrodinamikus erők elérték a záráshoz szükséges értéket. Ennek eredményeképpen az ütközőszelepek helyzete megváltozik. És a folyamat ugyanazon sorrendben megismétlődik a másik ütközőszelepen. Az ütközőszelepek zárási ideje 0,02 s, ami az áramlás éles fékezését és a hullámfolyamat megjelenését idézi elő, amelyet a nyomás és a csővezeték ingadozása jellemez. A csővezeték nyomásának grafikonja az ütközőszelep előtt és az ütőszelep helyzetének megváltozása a 3. ábrán látható. 2. Az ütközőszelep lezárásával a nyomás, mielőtt elérné a maximális értékét, nem azonnal, hanem idővel. Ez azért van így, mert a nyomásérzékelő az ütközőszeleptől bizonyos távolságra van, és a csővezeték mentén a nyomásváltozás végső értéke.
Ábra. 2. A nyomáscsökkenési idő változása a csővezetéken az ütközőszelep előtt
A nyomásváltozás az ütközőszelep előtt oszcillációs folyamat, azaz A nyomáscsökkenés a zárt ütközőszelep előtt csökken. Ez hozzájárul az ütközőszelep nyitásához, és a nyomás további növelése az áramlás növekedési idejének csökkenéséhez vezet. A kísérleti diagramból (3. Ábra) látható, hogy az áramlási sebesség néhány (30 ms) milliszekundumban nő. Az áramlási pulzációk gyakorisága a kísérlet során változott az áramlási sebesség és a rendszer túlnyomásának 2,5 Hz-ről 4,5 Hz-re történő változására. Ebben az esetben az impulzusok alakja megváltozik a hűtőközeg áramlási sebességének, a rendszer túlzott nyomásának, a tápvezeték hosszának stb. Változásával.
A hűtőfolyadék pulzált áramlási rendjét tranziens folyamatok rövid idejével jellemezik - az áramlás időszaka a minimális értékről a maximális értékre változik, és fordítva. Ie a hőhordozó legnagyobb térfogata a hőcserélőn keresztül az átlagértéknél nagyobb sebességgel áramlik keresztül, ami befolyásolja a hőátadási tényezőt az impulzusáramlási oldalon.
3. ábra. Az áramlás változásának grafikonja a hűtőfolyadék pulzált üzemmódjában
A hőátadási együtthatót a RIDAN hőcserélőnél (1. táblázat) határoztuk meg a fűtött hűtőközeg állandó áramlási sebességével, a fűtővíz impulzusáramával. A hőátbocsátási tényező maximális lehetséges növekedésének meghatározásához a hővezető áramlási sebességét 0,74 m3 / h-nál tartottuk, ami kissé magasabb, mint a hőcserélő névleges értéke. Ez azért történt, hogy a hőátbocsátási tényező maximális értékét fenntartsák a fűtött hűtőfolyadék oldaláról.
A lemezes hőcserélő útlevéladatai
A vizsgálatokat a hőhordozók állandó áramlási sebességén végeztük, a fűtővíz hőmérsékletén a hőcserélő bemeneti nyílásánál 50 ° C és 70 ° C hőmérsékleten. Ezen túlmenően ugyanazon paraméterek esetében a fűtővíz áramlásának pulzáló rendszerében elvégezték a vizsgálatokat. A fűtési és fűtési hűtőközeg hőmérsékletét a melegvíz-hőcserélő bemeneti és kimeneti nyílásánál közvetlenül a fűtött hűtőfolyadék áramlása mérte.
A hőátadási együtthatót a hőátadási egyenletből határoztuk meg; kW / (m2 · ° C)
ahol Q - a hőmennyiség, amelyet a fűtött hűtőközeg egységnyi időegység alatt érzékel, kW;
S a hőcserélő felület m2;
δt - átlagos hőmérsékleti fej, ° С.
A fűtővíz áramlási sebességétől függően a hőátadási együtthatót (4.
Ábra. 4. ábra a hőátadási tényező egy olyan lemezes hőcserélőben megfelelően a fűtőközeg áramlási: 1 - stacionárius állapotban hőmérsékleten fűtőközeg belépő hőcserélő 70 ° C; 2 - álló üzemmód a fűtővíz hőmérsékletén a hőcserélő 50 ° C-os bejáratánál; 3 - impulzus üzemmód a fűtővíz hőmérsékletén a hőcserélő bejáratánál 70 ° C; 4 - impulzus üzemmód a fűtővíz hőmérsékleténél a 50 ° C hőcserélő bemeneti nyílásánál.
A viszonylagos növekedés a hőátadási tényező a fűtőközeg tartományban 400 kiadások 1040 l / h átlagosan 23 ÷ 28% a fűtőközeg hőmérsékletét a bemenetnél a hőcserélő 50 ° C-on, és 18% -ról 23 ÷ 70 ° C-on Növeljük az áramlási sebességet a fent 1040 l / h végeztük megnyitásával bypass PP, bonyolultsága miatt a csillapító nyomásingadozások a fűtőkörben. A PP bypass megnyitásával egy állandó áramlású komponens jelenik meg, amelynek értékének növelésével a hőátbocsátási tényező megközelíti az értéket álló helyzetben.
1) alkalmazása egy pulzáló áramlási üzemmódban a hűtőközeg javítja a hőátadási tényező egy lemezes hőcserélő, ahol az szükséges, hogy a hőátadási koefficiens a hűtőfolyadék a stacionárius áramlási mód nem volt alacsonyabb, mint az értékét az impulzus.
2) Abban az esetben, pulzáló hűtőfolyadék áramlási rendszer intenzívebbé hőátadás hőcserélők, hogy elérjék a maximális hatás szükséges csökkenteni az állandó áramlási komponenst.
Vodyakov V.N. Műszaki tudomány doktora. Egyetemi tanár, igazgatóhelyettes Research IME VPO „Mordvin Állami Egyetem. NP Ogaryova, Saransk.
Kovalenko O.Yu. Műszaki tudomány doktora. professzor, FGBOU HPE "Mordovai Állami Egyetem neve. NP Ogaryova, Saransk.
Figyeljük figyelmünket a "Természettudományi Akadémia" kiadójában megjelent folyóiratokra,
(A RINC nagy hatású tényezője, a folyóiratok tárgya minden tudományos területet lefedi)
A tudomány és az oktatás modern problémái
Elektronikus tudományos folyóirat ISSN 2070-7428 | E. No. FS77-34132
Technikai ügyfélszolgálat - [email protected]
Bizenkov M.N. folyóirat ügyvezető titkára - [email protected]
A folyóirat anyagai a Creative Commons licenc "Attribution" 4.0 World alatt állnak rendelkezésre.