ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕПЛООБМЕНА В ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТАХ ТИПА «ТРУБА В ТРУБЕ»

А. М. Файрушин, А. С. Романчук

Аннотация


Рассматриваются актуальные вопросы повышения эффективности теплообмена в теплообменных аппаратах. Предполагается, что применение ультразвуковых колебаний в теплообменных аппаратах поможет повысить эффективность тепло- обмена, а также позволит уменьшить количество отложений и наки- пи в межтрубном пространстве. Ультразвуковая очистка как способ очистки поверхности твёрдых тел в моющих жидкостях, при котором в жидкость тем или иным способом вводятся ультразвуковые колебания, является известным технологическим приемом. Применение ультразвука обычно значи- тельно ускоряет процесс очистки и повышает его качество. При этом удаётся заменить огнеопасные и токсичные растворители на более безопасные моющие вещества без потери качества очистки. Очистка происходит за счёт совместного действия разных нелиней- ных эффектов, возникающих в жидкости под действием мощных ультразвуковых колебаний. Эти эффекты - кавитация, акустиче- ские течения, звуковое давление, звукокапиллярный эффект, из которых кавитация играет решающую роль. Кавитационные пузырь- ки, пульсируя и схлопываясь вблизи загрязнений, разрушают их. Этот эффект известен как кавитационная эрозия. Как известно, ультразвуковое воздействие приводит к снижению вязкости среды и, соответственно, снижению гидравлического сопротивления, повышению скорости течения, что позволяет использовать в межтрубном пространстве теплообменников более вязкие среды. Также возможно повышение теплоотдачи за счет внутреннего тре- ния молекул вещества в ультразвуковом поле. Прохождение ультра- звука в средах сопровождается их нагреванием вследствие превра- щения акустической энергии в тепловую в результате поглощения ультразвука. Тепловой эффект неразрывно связан с механическим действием ультразвука, так как одной из возможностей теплообра- зования является превращение механической энергии в тепловую в результате поглощения. В модуле CFX программного комплекса ANSYS было проведено моделирование теплообмена с изменением вязкости, которое обу- славливается воздействием ультразвука. Результаты расчетов позво- лили сделать выводы о положительном влиянии ультразвуковых колебаний среды на теплообмен.

Ключевые слова


теплообменный аппарат;труба в трубе;ультразвуковые колебания;очистка;вязкость;моделирование;heat exchanger;tube-in-tube;ultrasonic vibrations;clearing;viscosity;modeling;

Полный текст:

PDF

Литература


Четверткова О.В., Ризванов Р.Г., Файрушин А.М. Применение дополнительных перегородок для повы- шения эффективности кожухотрубчатых теплообменни- ков // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело». 2017. № 3. С. 67 - 83

Хайбуллина А.И., Ильин В.К. Эксперименталь- ное исследование внешней теплоотдачи при поперечном обтекании коридорного пучка труб при Re ≤ 500 c на- ложением на поток низкочастотных несимметричных пульсаций // Известия ВУЗов. Проблемы энергетики. 2014. № 1-2. С. 11 - 19

РД 153-34.1-37.410-00. Методические указания по безреагентным способам очистки теплообменного обо- рудования от отложений. Руководящий документ для тепло- вых станций и котельных. М.: АООТ «ВТИ», 2000. 24 с

Волк Г.М., Галутин В.З. Исследование эффек- тивности применения ультразвуковой технологии пре- дотвращения накипеобразования в деаэраторе атмос- ферного давления // Энергетик. 1999. № 5. С. 31 - 32

Волк Г.М., Галутин В.З. Об эффективности уль- тразвуковой защиты подогревателей МВН от накипи // Энергетик. 1999. № 8. С. 21 - 22

Волкова Г.И., Прозорова И.В., Юдина Н.В., Муллакаев М.С., Абрамов В.О., Ануфриев Р.В. Ультразвуковая обработка нефтей для улучшения их вяз- костно-температурных характеристик // Нефтепе- реработка и нефтехимия. 2012. № 2. С. 3 - 6

Евдокимов И.Н., Елисеев Н.Ю., Фесан А.А. Изменение реологических свойств высоковязкой струк- турированной нефти при ультразвуковой обработке // Ученые записки физического факультета Московского университета. 2014. № 6. С. 146315-1-46315-5

Ануфриев Р.В., Волкова Г.И. Влияние ультра- звука на структурно-механические свойства нефтей и процесс осадкообразования // Известия Томского поли- технического университета. Инжиниринг георесурсов. 2016. Т. 327. № 10. С. 50 - 58

Москвичев А.В. Применимость моделей турбу- лентности, реализованных в ANSYS CFX, для исследо- вания газодинамики в щелевом канале ТНА ЖРД // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2013. Т. 9. № 5 - 1. С. 82 - 85




DOI: http://dx.doi.org/10.17122/ngdelo-2018-6-65-71

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


(c) 2018 А. М. Файрушин, А. С. Романчук

Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

УФА, УГНТУ, 2017