Влияние эксцентриситета на теплопередачу в скважинном противоточном теплообменном аппарате типа «труба в трубе»
Ключевые слова:
скважинный теплообменник, противоточный теплообменник, эксцентриситет, геотермальная энергетикаАннотация
Теплообменные аппараты типа "труба в трубе" широко используются в вертикальных скважинных теплообменниках и другом техническом оборудовании. На практике из-за конструктивных особенностей каналов либо неточности сборки появляется эксцентриситет. При этом в поперечном сечении интегральная величина теплового потока через внутреннюю трубу становится отличной от аналогичной величины в случае соосных труб. В данной работе исследуется влияние эксцентриситета на величину теплового потока через внутреннюю трубу противоточного теплообменного аппарата типа «труба в трубе». Данная задача рассмотрена на примере вертикального скважинного теплообменного аппарата. Математическая модель теплофизических процессов, построена на базе системы уравнений, которая включает в себя уравнения: теплопроводности, неразрывности, энергии, движения вязкой жидкости Навье–Стокса, осредненное по Рейнольдсу. Для замыкания системы уравнений использовалась стандартная k–ε-модель турбулентности. Расчеты были проведены для различных вариантов смещения внутренней трубы и расхода теплоносителя. В результате серий вычислительных экспериментов получена функциональная зависимость теплового потока от величины смещения. В случае игнорирования эксцентриситета при проведении теплового расчета погрешность может составить до 12%. Полученные результаты могут быть использованы для проведения тепловых расчетов в кольцевых каналах с эксцентриситетом скважинных теплообменников и в других технических устройствах.
Библиографические ссылки
Galitseyskiy B. M., Danilov Yu. I., Dreytser G. F., Koshkin V. N. Heat exchange in power generating systems of spacecrafts. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1975, 272 p (in Russian).
Starovoytenko E. I., Minaev B. P. Heat exchange and resistance in channels for laminar fluid flow. Heat and mass transfer, 1972, vol. 1, no. 1, pp. 245–249 (in Russian).
Scherban A. N., Tsirulnikov A. S., Merzlyakov E. M., Ryizhenko I. A. The systems of extraction of Earth crust heat and the methods of their calculation. Kiev, Nauk. dumka. 1986, 240 p (in Russian).
Rees S., Spitler J., Deng Z. A study of geothermal heat pump and standing column well performance. ASHRAE Transactions, 2004, № 110 (1), pp. 3–13
Kujawa T., Nowak W. Shallow and Deep Vertical Geothermal Heat Exchangers as Low Temperature Sources for Heat Pumps. Proc. World Geothermal Congress 2000. Kyushu–Tohoku, Japan, May 28 – June 10, 2000, pp. 3477–3479.
Tsentsiper A. I., Kostikov A. O., Goloschapov V. M. Receiving thermal energy from waste oil and gas wells. Oil and gas industry, 2009, no. 3, pp. 41-43 (in Russian).
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2016 А. В. Бучко, А. О. Костиков
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NoDerivatives» («Атрибуция — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
Авторы, публикующиеся в этом журнале, соглашаются со следующими условиями:
- Авторы оставляют за собой право на авторство своей работы и передают журналу право первой публикации этой работы на условиях лицензионного договора (соглашения).
- Авторы имеют право заключать самостоятельно дополнительные договора (соглашения) о неэксклюзивном распространении работы в том виде, в котором она была опубликована этим журналом (например, размещать работу в электронном хранилище учреждения или публиковать в составе монографии), при условии сохранения ссылки на первую публикацию работы в этом журнале.
- Политика журнала позволяет размещение авторами в сети Интернет (например, в хранилищах учреждения или на персональных веб-сайтах) рукописи работы, как до подачи этой рукописи в редакцию, так и во время ее редакционной обработки, поскольку это способствует возникновению продуктивной научной дискуссии и позитивно отражается на оперативности и динамике цитирования опубликованной работы (см. The Effect of Open Access).
