Построение гидравлической модели теплообменного аппарата

В работе приведено построение гидравлической модели теплообменного аппарата (ТА). Исследуемый в работе многосекционный ТА включает в себя теплообменную матрицу из 11 секций, каждая из которых содержит 6 каналов малого диаметра. Построение гидравлической математической модели (ГММ) основано на результатах экспериментальных исследований и результатах математического моделирования. Численное моделирование проводилось в пакете OpenFOAM с использованием решателя simpleFoam. На основе математического моделирования проведены полноразмерные расчеты ТА в рабочем диапазоне чисел Рейнольдса, а также дополнительные расчёты течения в малоразмерных каналах с учетом внутреннего оребрения и наличия интенсификаторов теплообмена. В результате анализа распределения гидравлических потерь в многосекционном ТА построена гидравлическая математическая модель работы устройства. На основе сопоставления расчетных данных и результатов экспериментальных исследований проведена идентификация параметров ГММ теплообменного аппарата. Построенная модель в дальнейшем будет обобщена на широкий размерный ряд ТА данного вида.

1. Kоролева М.Р., Терентьев А.Н., Чернова А.А. Гидродинамика коллектора сложной формы. Вестник Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П.А. Соловьева. 2021. № 3 (58). с.50-55. / Koroleva M.R., Terent'ev A.N., Chernova A.A. Hydrodynamics of a complex-shaped reservoir. Bulletin of the Rybinsk State Aviation Technological Academy named after. P.A. Solovyova, 2021, No. 3 (58), pp. 50-55. (in Russian).

2. Байметова Е.С., Митрюкова Е.А. Численное и экспериментальное исследование гидродинамики теплообменного аппарата. Труды института системного программирования РАН. Москва. Т. 35. № 6. 2023. С.235-246. / Baimetova E.S., Mitryukova E.A. Numerical and experimental study of the hydrodynamics of a heat exchanger. Proceedings of the Institute of System Programming of the Russian Academy of Sciences. Moscow, vol. 35, No. 6, 2023, pp. 235-246. (in Russian).

3. Байметова Е.С. Численное моделирование гидродинамических процессов в многоканальном коллекторе. Труды МАИ. 2023. № 130. / Baimetova E.S. Numerical simulation of hydrodynamic processes in a multichannel collector. Trudy MAI, 2023, No. 130 (in Russian).

4. М.В. Гуреев, А.М. Ермаков, Ю.В. Жукова, Р.Г. Кадыров, Р.Р. Калимуллин, Г.С. Маршалова, А.А. Миронов Р.М., Низамутдинов, И.А. Попов, А.Н. Скрыпник, С.В. Тиунов, Р.А. Усенков, И.И. Хабибуллин, А.Д. Чорный. Повышение надежности прогнозирования теплогидравлических характеристик трубчато-ребристых радиаторов аппаратов воздушного охлаждения энергоустановок на основе численного и экспериментального исследования. Тепловые процессы в технике. 2020, т. 12. №11. с. 482–502. / M.V. Gureev, A.M. Ermakov, Yu.V. Zhukova, R.G. Kadyrov, R.R. Kalimullin, G.S. Marshalova, A.A. Mironov R.M., Nizamutdinov, I.A. Popov, A.N. Skrypnik, S.V. Tiunov, R.A. Usenkov, I.I. Khabibullin, A.D. Chornyj. Improving the reliability of forecasting the thermohydraulic characteristics of tubular-ribbed radiators of air cooling devices of power plants based on numerical and experimental research. Thermal processes in engineering, 2020, vol. 12, no.11, pp. 482 - 502.

5. Байметова Е.С., Королева М.Р., Чернов К.В., Меньшиков А.П., Бураков А.М., Ардашев Н.С. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. Номер свидетельства: RU 2024666090. Онлайн конфигуратор теплообменного оборудования. Дата регистрации: 28.06.2024. Дата публикации: 09.07.2024. / Baimetova E.S., Koroleva M.R., Chernov K.V., Menshikov A.P., Burakov A.M., Ardashev N.S. Certificate of state registration of a computer program. Certificate number: RU 2024666090. Online configurator of heat exchange equipment. Registration date: 06/28/2024. Date of publication: 07/09/2024.

6. Байметова Е.С., Хвалько М.Е., Армянин А.Ю. Моделирование сопряженного теплообмена в микроканалах в среде OpenFOAM. Труды института системного программирования РАН. Москва, т. 34. № 5. 2022. с. 205-214. / Baimetova E.S., Khvalko M.E., Armyanin A.Yu. Simulation of coupled heat transfer in microchannels in the OpenFOAM environment. Proceedings of the Institute of System Programming of the Russian Academy of Sciences. Moscow, vol. 34. No. 5. 2022. pp. 205-214. (in Russian).

7. Попов И.А., Махянов Х.М., Гуреев В.М. Физические основы и промышленное применение интенсификации теплообмена: Интенсификация теплообмена / Под общ. ред. Ю.Ф. Гортышова. Казань: Центр инновационных технологий, 2009. 560 с. / Popov I.A., Makhyanov Kh.M., Gureev V.M. Physical basis and industrial application of heat transfer intensification: Heat transfer intensification / Under the general editorship of Yu.F. Gortyshov, Kazan: Center for Innovative Technologies, 2009, 560 p. (in Russian).

8. Быстров Ю.А., Исаев С.А., Кудрявцев Н.А., Леонтьев А.И. Численное моделирование вихревой интенсификации теплообмена в пакетах труб. СПб.: Судостроение, 2005. 392 с. / Bystrov Yu.A., Isaev S.A., Kudryavcev N.A., Leontev A.I. Numerical modeling of vortex intensification of heat transfer in pipe packages, St. Petersburg: Shipbuilding, 2005, 392 p. (in Russian).

9. Быстров П.И., Михайлов В.С. Гидродинамика коллекторных теплообменных аппаратов. М.: Энергоиздат, 1982. 224 с. / Bystrov P.I., Mihajlov V.S. Hydrodynamics of collector heat exchangers. Moscow, Energoizdat, 1982, 224 p. (in Russian).

10. Дубоносов, А.Ю. Гидродинамика входных цилиндрических коллекторов теплообменных аппаратов теплоэнергетических установок. Краснодар: Изд. Дом – Юг, 2013. – 124 с. / Dubonosov, A.Yu. Hydrodynamics of input cylindrical collectors of heat exchangers of thermal power plants. Krasnodar, Izd. Dom – Yug, 2013, 124 p. (in Russian).