1. JCCT
  2. Всі випуски
  3. Випуск 17, Номер 3, 2023
  4. Особливості розрахунку коефіцієнтів теплопередачі за використання гліколів з урахуванням поверхневих сил теплоносія

Особливості розрахунку коефіцієнтів теплопередачі за використання гліколів з урахуванням поверхневих сил теплоносія

JCCT.
2023;
Випуск 17, Номер 3
: cc. 608 - 616
https://doi.org/10.23939/chcht17.03.608
Автори:
  1. Yuriy Bilonoga
  2. Volodymyr Atamanyuk
  3. Volodymyr Stybel
  4. Ihor Dutsyak
  5. Uliana Drachuk
1
Stepan Gzytsky National University of Veterinary Medicine and Biotechnologies
2
Lviv Polytechnic National University
3
Stepan Gzytsky National University of Veterinary Medicine and Biotechnologies
4
Stepan Gzytsky National University of Veterinary Medicine and Biotechnologies
5
Stepan Gzytsky National University of Veterinary Medicine and Biotechnologies

У цьому дослідженні порівнювали класичний метод розрахунку коефіцієнтів тепловіддачі трубного простору кожухотрубного теплообмінника за класичними числами подібності Нуссельта, Рейнольдса і Прандтля з новим методом, який враховує коефіцієнти поверхневого натягу теплоносіїв, їхні перехідні, турбулентні в'язкість і теплопровідність, а також середню товщину ламінарного примежового шару (ЛПШ). Класичний метод показує кращу ефективність води як теплоносія в порівнянні з 45% водним розчином пропіленгліколю. Натомість нова методика розрахунку показує, що 45% водний розчин пропіленгліколю має вищі коефіцієнти тепловіддачі порівняно з водою в діапазоні температур (273…353) К. «Живий переріз» потоку рідинного теплоносія ми розділили на ЛПШ середньої товщини, де застосовується рівняння теплопровідності Фур'є, і на його турбулентну частину, де також застосовується рівняння теплопровідності з турбулентною теплопровідністю. Запропоновано нову формулу для розрахунку середньої товщини ЛПШ на основі радіуса «живого перерізу» потоку теплоносія, а також числа подібності Blturb, отриманого нами в попередніх роботах.

перехідна
турбулентна в’язкість і теплопровідність
кожухотрубний теплообмінник
коефіцієнт тепловіддачі
середня товщина ЛПШ
коефіцієнт поверхневого натягу теплоносія
  1. Schlichting, H.; Gersten, K. Boundary Layer Theory; Springer, 2000.
  2. Bilonoga, Y.; Pokhmurs'kii, V. A Connection between the Fretting-Fatigue Endurance of Steels and the Surface Energy of the Abradant Metal. Soviet Materials Science 1991, 26, 629-633. https://doi.org/10.1007/BF00723647
  3. Bіlonoga, Y.; Maksysko, O. Modeling the Interaction of Coolant Flows at the Liquid-Solid Boundary with Allowance for the Laminar Boundary Layer. Int. J. Heat Technol. 2017, 35, 678-682. https://doi.org/10.18280/ijht.350329
  4. Bіlonoga, Y.; Stybel, V.; Maksysko, O.; Drachuk, U. Substantiation of a New Calculation and Selection Algorithm of Optimal Heat Exchangers with Nanofluid Heat Carriers Taking into Account Surface Forces. Int. J. Heat Technol. 2021, 39, 1697-1712 https://doi.org/10.18280/ijht.390602
  5. Liao, S.M.; Zhao, T.S. Measurements of Heat Transfer Coeffi-cients From Supercritical Carbon Dioxide Flowing in Horizontal Mini/Micro Channels. Int. J. Heat Mass Transf. 2002, 124, 413-420. https://doi.org/10.1115/1.1423906
  6. Raei, B.; Shahraki, F.; Jamialahmadi, M.; Peyghambarzadeh, S.M. Different methods to calculate heat transfer coefficient in a Double Tube Heat Exchanger: A Comparative Study. Exp. Heat Transf. 2018, 31, 32-46. https://doi.org/10.1080/08916152.2017.1341963
  7. Naphon, P.; Wongwises, S. An Experimental Study on the in-Tube Convective Heat Transfer Coefficients in a Spiral Coil Heat Exchanger. Int. Commun. Heat Mass Transf. 2002, 29, 797-809. https://doi.org/10.1016/S0735-1933(02)00370-6
  8. Mehrabian, M.A.; Mansouri, S.H.; Sheikhzadeh, G.A. The Overall Heat Transfer Characteristics of a Double Pipe Heat Ex-changer: Comparison of Experimental Data with Predictions of Standard Correlations. Int. J. of Eng., Trans. B: Applications 2002, 15, 395-406.
  9. Bahman, Z. Dimensional analysis and self-similarity methods for engineers and scientists; Springer, 2015.
  10. Bіlonoga, Y.; Stybel, V.; Maksysko, O.; Drachuk, U. A New Universal Numerical Equation and a New Method for Calculating Heat-Exchange Equipment using Nanofluids. Int. J. Heat Technol. 2020, 38, 151-164. https://doi.org/10.18280/ijht.380117
  11. Devette, M.М. Heat Transfer Analysis of Nanofluids and Phase Change Materials. Sc.D. Thesis, Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), 2014.
  12. Roszko, A.; Fornalik-Wajs, E. Selected Aspects of the Nanof-luids Utilization as the Heat Transfer Carriers. E3S Web of Confe-rences 2019, 108, 01024. https://doi.org/10.1051/e3sconf/201910801024
  13. Bіlonoga, Y.; Maksysko, O. Specific Features of Heat Ex-changers Calculation Considering the Laminar Boundary Layer, the Transitional and Turbulent Thermal Conductivity of Heat Carriers. Int. J. Heat Technol. 2018, 36, 11-20. https://doi.org/10.18280/ijht.360102
  14. Bіlonoga, Y.; Maksysko, O. The Laws of Distribution of the Values of Turbulent Thermo-physical Characteristics in the Volume of the Flows of Heat Carriers Taking into Account the Surface Forces. Int. J. Heat Technol. 2019, 36, 1-10. https://doi.org/10.18280/ijht.370101
  15. Owen, M.S.; Kennedy, H.E.; American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers. 2009 ASHRAE handbook : fundamentals; American Society of Heating, Refrigera-tion, and Air-Conditioning Engineers: Atlanta, GA, USA, 2009.
  16. Hamid, K.A.; Azmi, W.H.; Mamat, R.; Usri, N.A.; Najafi G. Effect of Temperature on Heat Transfer Coefficient of Titanium Dioxide in Ethylene Glycol-Based Nanofluid. J. Mech. Eng. Sci. 2015, 8, 1367-1375. https://doi.org/10.15282/jmes.8.2015.11.0133
  17. Atamanyuk, V.; Huzova, I.; Gnativ, Z. Intensification of Dry-ing Process During Activated Carbon Regeneration. Chem. Chem. Technol. 2018, 12, 263-271. https://doi.org/10.23939/chcht12.02.263