Исследование теплопередачи в змеевиковом охладителе мехатронной системы подготовки пробы теплоносителя

А. Г. Гимадиев, А. В. Уткин

Аннотация


Мехатронная система подготовки пробы (СПП) требует высокой степени автоматизации процесса. При этом особое внимание должно уделяться охлаждению пробы и поддержанию её температуры и давления. Поэтому важным этапом при разработке СПП является исследование тепловых характеристик входящего в её состав охладителя (теплообменника). Змеевиковый охладитель пробы, обладая высокой эффективностью, компактной и простой конструкцией, является наиболее совершенным теплообменником вида труба в трубе. В статье рассматривается задача по определению эффективности змеевикового противоточного охладителя пробы. Приведено описание экспериментальной установки для испытаний охладителя. На основе обработки методом наименьших квадратов полученных экспериментальных данных выведена полуэмпирическая зависимость для определения коэффициента теплопередачи с погрешностью менее 8 %. Приведённая для исследуемого охладителя полуэмпирическая зависимость применима для диапазонов температур и расходов, имеющих место в СПП на тепловых электростанциях. Полученные результаты позволяют произвести не только верификацию CFD расчётов, направленных на совершенствование конструкции охладителя, но и создать качественную математическую модель охладителя в составе мехатронной СПП, разработать алгоритм поддержания заданной температуры и диагностирования количества отложений на поверхности змеевика. 


Ключ. слова


Охладитель; змеевик; система подготовки пробы; коэффициент теплопередачи; полуэмпирическая зависимость

Полный текст:

PDF

Список литературы

1. Jayakumar J.S. Helically Coiled Heat Exchangers // In Book: Heat Exchangers - Basics Design Applications. Chapter 12. Croatia: InTech, 2012. P. 311-342.

2. Habeeb S.J., Hussain A.A. Experimental study of heat transfer coefficients of shell and helically coiled tube heat exchangers // Engineering & Technology Journal. 2013. V. 31, Iss. 1. P. 172-196.

3. Amol A. Thermal analysis of a helical coil heat exchanger // International Journal of Innovative Research in Advanced Engineering. 2014. V. 1, Iss. 12. P. 135-143.

4. Bandpy M.G., Sajjadi H. An experimental study of the effect of coil step on heat transfer coefficient in shell-side of shell-and-coil heat exchanger // World Academy of Science, Engineering and Technology. 2010. V. 71. P. 364-369.

5. Moawed M. Experimental study of forced convection from helical coiled tubes with different parameters // Energy Conversion and Management. 2011. V. 52, Iss. 2. P. 1150-1156. DOI: 10.1016/j.enconman.2010.09.009

6. Солодин В.А., Сатин А.А. Моделирование теплообмена в змеевиковом теплообменнике применительно к реакторной установке «УНИТЕРМ» // Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2014. № 10. С. 398-412.
DOI: 10.7463/1014.0727220

7. Jayakumar J.S., Mahajania S.M., Mandala J.C., Vijayan P.K., Bhoi R. Experimental and CFD estimation of heat transfer in helically coiled heat exchangers // Chemical Engineering Research and Design. 2008. V. 86, Iss. 3. P. 221-232. DOI: 10.1016/j.cherd.2007.10.021

8. Verma R., Kumar H. A comparative analysis of thermal characteristics between experimental value and fem value in helical coil heat exchanger // International Journal of Engineering Research & Technology. 2013. V. 2, Iss. 11. P. 3646-3651.

9. Naphon P. Thermal performance and pressure drop of the helical-coil heat exchangers with and without helically crimped fins // International Communications in Heat and Mass Transfer. 2007. V. 34, Iss. 3. P. 321-330. DOI: 10.1016/j.icheatmasstransfer.2006.11.009

10. Patil A., Dange H.M. Experimental studies of double pipe helical coil heat exchanger with micro fins // International Journal for Innovative Research in Science & Technology. 2014. V. 1, Iss. 5. P. 33-37.

11. Rose J.W. Heat-transfer coefficients, Wilson plots and accuracy of thermal measurements // Experimental Thermal and Fluid Science. 2004. V. 28, Iss. 2-3. P. 77-86. DOI: 10.1016/s0894-1777(03)00025-6

12. Salimpour M.R. Heat transfer coefficients of shell and coiled tube heat exchangers // Experimental Thermal and Fluid Science. 2009. V. 33, Iss. 2. P. 203-207. DOI: 10.1016/j.expthermflusci.2008.07.015

13. Witchayanuwat W., Kheawhom S. Heat transfer coefficients for particulate airflow in shell and coiled tube heat exchangers // International journal of chemical, molecular, nuclear, materials and metallurgical engineering. 2009. V. 3, Iss. 5. P. 271-275.

14. Purandarea P.S. Parametric analysis of helical coil heat exchanger // International Journal of Engineering Research & Technology. 2012. V. 1, Iss. 8. P. 1-5.

15. РД 153-34.1-37.532.4-2001. Общие технические требования к системам химико-технологического мониторинга водно-химических режимов тепловых электростанций (ОТТ СХТМ ВХР ТЭС). М.: Тексус-инфо, 2001. 40 с.

16. ASME PTC 19.1 1-1997 Steam and Water Sampling, Conditioning. 1997. 58 p.

17. Исаченко В.П., Осипова В.А. Теплопередача. М.: Энергия, 1975. 488 с.


DOI: http://dx.doi.org/10.18287/2541-7533-2016-15-4-195-203

Ссылки

  • Ссылки не определены.


 

Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International License.

 

ISSN: 2541-7533