ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕЖИМНЫХ И КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЗАБОРТНОГО ОХЛАДИТЕЛЯ НА ТЕПЛООТДАЧУ В МЕЖТРУБНОМ ПРОСТРАНСТВЕ
Аннотация
В статье рассматривается необходимость повышения теплоотдачи забортных охладителей к забортной воде в межтрубном пространстве в условиях свободной конвекции. Предлагается комплексный подход путем совершенствования конструктивных и режимных параметров теплообменника. Для этого проведены экспериментальные исследования теплоотдачи с помощью метода планирования эксперимента для следующих режимных параметров: температуры и скорости горячей пресной воды, температуры забортной воды и трех относительных шагов компоновки трубной системы забортного охладителя. В результате обработки опытных данных методом корреляционно-регрессионного анализа получены значения средних коэффициентов теплоотдачи от внешней теплопередающей поверхности трубок охладителя к забортной воде в условиях свободной конвекции для пучков труб с относительным шагом 1,5; 2,0 и 3,0. Выявлено, что существенное влияние на процессы теплоотдачи оказывает температурный напор и относительный шаг трубок. Наибольшую теплоотдачу обеспечивают пучки труб с относительным шагом 1,5 и 2,0. При этом в процессе теплообмена участвуют два режима. Граница смены режимов зависит от температурного напора и компоновки трубного пучка. Чем компактнее расположены трубки, тем при меньших значениях температурного напора происходит смена режима. Рассмотрена графическая зависимость среднего коэффициента теплоотдачи от температурного напора, определяемого как разность температур горячего теплоносителя на входе в трубную систему забортного охладителя и забортной воды для высоко- и низкотемпературного контура замкнутой системы охлаждения дизеля. Определено, что средний коэффициент теплоотдачи охладителя высокотемпературного контура к забортной воде с температурой 305 K в 1,8 раза выше, чем для охладителя низкотемпературного контура при той же температуре забортной воды.
Ключевые слова
забортный охладитель, система охлаждения, теплоотдача, свободная конвекция, судовой дизель
Читать полный текст статьи: PDF
Список литературы
Владецкий Д. О. Повышение теплоотдачи забортной воде в погружном теплообменном аппарате замкнутой системы охлаждения СЭУ / Д. О. Владецкий, О. В. Владецкий // Водный транспорт. - 2012. - № 1 (13). - С. 36-41.
Бокскулер Boksma [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.kelvion.ru/products/shell-tube-heat-exchangers/machine-cooling-systems/box-cooler (дата обращения: 06.09.2017).
Młynarczak A. Box coolers as an alternative to existing cooling systems / A. Młynarczak // Scientific Journals Maritime University of Szczecin. - 2013. - nr. 36 (108) z. 2. - Pp. 131-136.
Sparrow E. M. Vertical-channel natural convection spanning between the fully-developed limit and the single-plate boundary-layer limit / E. M. Sparrow, L. F. A. Azevedo // International Journal of Heat and Mass Transfer. - 1985. - Vol. 28. - Is. 10. - Pp. 1847-1857. DOI: 10.1016/0017-9310(85)90207-8.
Olsson C. O. Prediction of Nusselt number and flow rate of buoyancy driven flow between vertical parallel plates / C. O. Olsson // Transactions-American Society of Mechanical Engineers Journal of Heat Transfer. - 2004. - Vol. 126. - Is. 1. - Pp. 97-104. DOI:10.1115/1.1643908.
Сырцов Л. А. Экспериментальное исследование конвективного теплообмена на основе теории подобия / Л. А. Сырцов, И. В. Наумчик, А. В. Хорошавин // Труды военно-космической академии им. А. Ф. Можайского. - 2015. - № 649. - С. 198-204.
Ткач С. Н. Оптимизация конструктивных характеристик забортного охладителя на основе сравнительного анализа удельной эффективности теплообмена / С. Н. Ткач // Сб. науч. тр. СНУЯЭиП. - 2013. - № 1 (45). - С. 68-76.
Ткач С. Н. Экспериментальные исследования теплообмена забортного охладителя в условиях свободной конвекции / С. Н. Ткач // Труды Санкт-Петербургского государственного морского технического университета. - 2016. - № 4 (267). - С. 27-34.
Политова Т. О. Корреляционный анализ факторов, влияющих на отказы трубопроводов тепловых сетей. [Электронный ресурс] / Т. О. Политова, Ш. Г. Зиганшин, Р. Р. Саляхова, А. О. Малахов. - Режим доступа: ivdon.ru/magazine/archive/n3y2015/3278 (дата обращения: 06.09.2017).
Безюков О. К. Комплексная оптимизация параметров охлаждения судовых энергетических установок / О. К. Безюков, В. А. Жуков // Журнал Университета водных коммуникаций. - 2012. - № 1. - С. 51-60.
Об авторах
Ткач Сергей Николаевич - старший преподаватель
ФГАОУ ВО «Севастопольский государственный университет»
