| Περιγραφή: |
В статье описывается методика расчета влияния конвекции на теплообмен в теплообменниках (ТО) со спирально-навитыми трубками, а также представлена модель, реализующая данный объект без учета потерь теплоты в атмосферу. Излагается информация о расчетном коде, его теплогидравлических блоках, а также представляются необходимые уравнения для идентификации влияния свободной и вынужденной конвекции на теплообмен в среде динамического моделирования SimInTech. Перед началом исследования была проведена верификация расчетной модели, где относительная погрешность составила 1,3 %, что является допустимым для данной модели. После успешной верификации были выполнены расчеты для ТО в проектных пределах и за его границами, по результатам которых можно сделать вывод о том, что скорость среды, при которой свободная конвекция не оказывает влияния на эффективность теплообменника, где 324 трубки составляет 1,08 м/с, для ТО с 93 трубками – 1,25 м/c. В последующем была разработана рекомендация для использования кожухотрубных теплообменных аппаратов со спирально-навитыми трубками. Согласно этой рекомендации, чтобы гарантировать эффективный теплообмен и минимизировать воздействие свободной и вынужденной конвекции, разработчикам следует стремиться к поддержанию средней скорости течения в трубках теплообменника не менее 1,0 м/с, если же поддержание данной скорости невозможно, то необходимо учитывать данное влияние и правильно располагать теплообменник, чтобы направление вынужденной и свободной конвекции совпадало. The article describes the method for calculating the influence of convection on heat exchange in heat exchangers (HE) with spirally wound tubes and also presents a model that implements this object ignoring heat losses to the atmosphere. Information about the calculation code, its thermal-hydraulic blocks is given, and the necessary equations are proposed to identify the influence of free and forced convection on heat transfer in SimInTech dynamic modeling environment. Prior to the study, the calculation model was verified, where the relative error was 1.3 %, which is acceptable for this model. After successful verification, calculations were performed for the heat exchanger within the design limits and beyond its boundaries. Following on from the findings, it can be concluded that the speed of the medium at which free convection does not affect the efficiency of the heat exchanger, where 324 tubes is 1.08 m/s; for TO with 93 tubes is 1.25 m/s. Subsequently, a recommendation was developed for the use of shell-and-tube heat exchangers with spiral wound tubes: in order to guarantee effective heat transfer and minimize the impact of free and forced convection, designers should strive to maintain an average flow velocity in the heat exchanger tubes of at least 1.0 m/s; if it is impossible to maintain the speed, then it is necessary to take into account the influence and correctly position the heat exchanger so that the directions of forced and free convection coincide. |