МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ ЧЕРЕЗ СТЕНКУ, СОСТАВЛЕННУЮ ИЗ ЭЛЕМЕНТОВ ВИДА ОВОИД
Разработана математическая модель для определения коэффициентов теплопередачи через стенку пружинно-витых каналов, выполненных из проволок, имеющей в поперечном сечении «яйцевидную форму» - гладкую выпуклую замкнутую кривую, известную как овоид, теплообменных аппаратов. Обоснование проведения теоретического исследования теплообмена в таких каналах определяется тем, что особенности геометрии проточной части каналов - наличие в их внутренней боковой поверхности канавок, вызывающих циркуляцию потока, создающих турбулентность его в пристенной области, при этом интенсифицируя теплообмен в канале. При этом важным показателем эффективности является определение коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи в процессе конвективного теплообмена. Расчет теплообмена в этом канале включает в себя определение количества тепла, передаваемое через стенку, поперечное сечение которой выполнено в виде овоида, в единицу времени более нагретого к менее нагретому агенту. Приведены также уравнения для определения частных термических сопротивлений более нагретой и менее нагретой сред, термическое сопротивление стенки сложной геометрии и общего термического сопротивления. Теоретические расчеты теплообменных процессов основаны на классических принципах определения коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи, и могут быть использованы для серии пружинно-витых каналов в трубах сложной конфигурации. Эта работа является продолжением исследований авторов, проводимых с целью создания эффективного и малогабаритного теплообменного оборудования, и направлена на модернизацию существующих теплообменных аппаратов. По результатам исследований, проводимых в статье, показано также преимущество предложенного канала для теплообменных аппаратов по сравнению с существующими аналогами. Установлено также, что при замене гладкотрубных теплообменных элементов на пружинно-витые каналы увеличится площадь теплообмена, существенно увеличится коэффициент теплопередачи и снизится металлоемкость конструкции, а также снижается скорость солеотложения и накипи на поверхностях пружинно-витого канала примерно в 5 раз по сравнению с гладкими круглыми трубами. Все это вышеизложенное может стать основой для проектирования компактного инновационного теплообменного оборудования большой единичной мощности.