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Rippenrohr mit kompakter Struktur, hoher Wärmeübertragungseffizienz
Jun 20, 2017

Das Rippenrohr hat die Vorteile einer kompakten Struktur, einer hohen Wärmeübertragungseffizienz und so weiter. Es ist weit verbreitet in den Bereichen Erdöl, chemische Industrie, Energie, Transport, Kühlung und HVAC. Das Rippenrohr kann in zwei Typen unterteilt werden: Längsrippenrohr und Querrippenrohr. Das Längsrippenrohr hat eine höhere Wärmeübertragungseffizienz und einen kleineren Strömungswiderstand, aber die Verarbeitungstechnologie ist komplizierter. Längsrippen können die Wärmeübertragungsfläche erhöhen, den Wärmeübergangskoeffizienten verbessern und einen geringeren Strömungswiderstand erzeugen, sie können für Gaskessel verwendet werden, können die Abgastemperatur erheblich reduzieren und den Rauchverlust reduzieren.

1. Physikalisches Modell und Berechnungsmethode

1.1 Physisches Modell

In dieser Arbeit werden der Winkel, die Höhe, der Abstand (Abb. 1) und der Finnen-Typ der Längsrippen untersucht. Die longitudinale Rippenrohrlänge ist 40mm, der Außendurchmesser ist 57mm, die Wandstärke beträgt 7mm, der Rippenwinkel, Höhe, Steigung ist variabel. Figur 2 ist ein gewelltes Längsrippenrohrstrukturdiagramm, gewelltes Längsrippenrohr wird in eine gewellte Platte gefaltet, wobei Hochfrequenzschweißen an die Außenwand des Lichtleiters geschweißt wird, das Herstellungsverfahren ist einfach.

1.2 Kontrollgleichungen und Randbedingungen

Das dreidimensionale stationäre Laminarströmungsmodell wird verwendet, um die Fluidität des Fluids zu berechnen, und die physikalischen Parameter wie die Wärmeleitfähigkeit λ, die Dichte ρ und die Viskosität μ sind konstant. Die allgemeine Form der Kontinuitätsgleichung, der Impulsgleichung und der Energiegleichung lautet:

Wobei φ die Variable ist, die der unterschiedlichen Gleichung entspricht; Vφ ist die Geschwindigkeitsvariable der entsprechenden Impulsgleichung; Γφ ist der Diffusionskoeffizient; Sφ ist der Quellterm. Im laminaren Strömungszustand sind die Parameter, die den verschiedenen Variablen entsprechen, in Tabelle 1 gezeigt (T in Tabelle 1 ist die Fluidtemperatur, Pr ist die Prandtl-Zahl und p ist der Druck).

Da die longitudinale Rippenröhre eine symmetrische Struktur ist, kann, wenn eine numerische Simulation mit F lue nt durchgeführt wird, ein Viertel des Rippenröhrenmodells untersucht werden. Die Finite-Volumen-Methode wird verwendet, um den Berechnungsbereich zu diskretisieren. Der feste Bereich ist in Maschen unterteilt. Der Fluidbereich ist durch ein ungleichmäßiges Gitter und Maschen an der nahen Wand unterteilt. Der SIMPLEC-Algorithmus wird verwendet, um das Kopplungsproblem von Geschwindigkeit und Druck zu behandeln. Das diskrete Format der konvektiven Elemente ist QUICK, der Einlass ist auf den Geschwindigkeitseinlass eingestellt, der Auslass ist der Druckauslass, die Innenwand des Wärmeübertragungsrohrs ist die konstante Wandtemperatur, die feste Wand und die flüssige Arbeitsfluidwand sind eingestellt. Gekoppelt nach der Netzunabhängigkeitsprüfung in der Simulation.

2. Numerische Simulationsergebnisse und Diskussion

Einfluss des Lamellenwinkels auf die Wärmeübertragungsleistung des Rippenrohrs

Die Finnenwinkel sind 0 °, 10 °, 20 °, 30 °, 40 °, 50 ° bzw. 60 °, und die Finnenhöhe wird bei 12 bzw. 18 mm genommen, um einander zu vergleichen und die Zufallszahlen zu reduzieren. Error.

Mit der Zunahme des Winkels nimmt die gesamte Wärmeübertragung des Rippenrohrs ab. Wenn der Rippenwinkel 0 ° beträgt, ist die Wärmeübertragungskapazität des Rippenrohrs unter der gleichen Bedingung die gleiche, so dass, wenn die Rippe gerippt ist, das Rohr vertikal angeordnet ist. Theoretisch wird die effektive Höhe der Rippenröhre (der Abstand zwischen der Rippenspitze und der Mitte der Wärmeübertragungsröhre) verringert, wenn die Rippen gekippt werden, was zu einer Abnahme der effektiven Wärmeübertragungsfläche der Rippen und einer schlechten Wärmeübertragungseffekt.

Einfluss der Rippenhöhe auf die Wärmeübertragungsleistung

Die folgenden Ergebnisse werden erhalten, wenn die Rippenhöhe im Bereich von 0 ~ 30 mm liegt, die Schrittlänge beträgt 3 mm, die Rippenwärmeleitfähigkeit λ = 2 02,5 W / (m · K).

Der Wärmeübergang pro Flächeneinheit der Lamellen nimmt mit der Zunahme der Höhe der Lamellen zu. Wenn die Rippenhöhe 3 ~ 15 mm beträgt, ist der Wärmeübergang pro Flächeneinheit der Rippen größer und der Wärmeübergang pro Flächeneinheit ist 2 3 0 kJ / m 2 oder mehr; Wenn die Rippenhöhe von 9 mm, die Flossen pro Flächeneinheit der Wärmeübertragung auf 242,2 kJ / m2, die größte pro Flächeneinheit Wärmeübertragung. Nachdem die Rippenhöhe 15 mm übersteigt, ist der Wärmeübergang pro Flächeneinheit der Rippen signifikant reduziert, das heißt, die gesamte Wärmeübertragung der Rippen ist geringer als die der Rippenoberfläche.

Die Höhe der Rippen wird dann durch theoretische Berechnung bewertet, und der optimale Wert der Rippenhöhe wird durch das Produkt β × ηf des Sucherverhältnisses und die Rippeneffizienz untersucht. Aus Fig. 5 ist ersichtlich, daß der Trend des Graphen, der durch das theoretische Berechnungsverfahren erhalten wird, im wesentlichen konsistent mit den numerischen Simulationsergebnissen ist. Das Produkt von Finnenflossen und Fin Effizienz ist mehr als 1, das heißt, der Wärmeübertragungseffekt ist besser als der der optischen Röhre, und das Produkt der beiden ist mit der Höhe der Finne erhöht Erhöhen Sie den Trend nach der Reduktion, Bei einer Rippenhöhe von 9 ~ 15mm ist dieser Wert besser. Aus Fig. 5 ist ersichtlich, dass, wenn die Rippenhöhe 15 mm übersteigt, der Unterschied in der Höhe der Rippen β × ηf nicht so groß ist und die Rippen unter den Aspekten des Verarbeitungsmaterials und der Rippen betrachtet werden. der Einsatz von 9mm ist besser geeignet.





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