Авторы

Аналитическая модель конденсации в миниканалах

DOI: 10.21047/1606-4313-2016-15-1-66-72
УДК 621.565.9

Аналитическая модель конденсации в миниканалах

Синицина К.М., Зайцев А.В., Бараненко А.В.

Аннотация
Сформулирована постановка задачи аналитического расчета процесса конденсации в миниканалах. Разработан алгоритм на основе классического моделирования процесса конденсации двухфазного потока при течении в гладких трубах, учитываются особенности микро- и миниканальных теплообменников, используется метод конечных разностей. Задача сформулирована в общем виде, за основу принимаются уравнения Навье–Стокса – система дифференциальных уравнений в частных производных в декартовой системе координат. Используется шесть распределенных параметров потока: составляющие вектора скорости u, v, wв трехмерной системе координат, давление p, температура T, плотность рабочего вещества ρ. Разработаны основные блоки соответствующей компьютерной программы для получения численных результатов. В первую очередь производится анализ процесса конденсации рабочего вещества – аммиака. Соблюдаются требования универсальности данной модели и программы для любых холодильных агентов. Результаты будут сравнены с имеющейся открытой экспериментальной базой.

Ключевые слова: аналитическая модель, миниканал, конденсация, уравнение Навье–Стокса, параметры потока, холодильный агент.

Список литературы

1. Петровский Ю. В., Фастовский В. Г. Современные эффективные теплообменники. – М.-Л.: Энергоиздат, 1962. 256 с.

2. Microchannel technology. More efficient, compact and corrosion resistant technology for air cooled chiller application. – Carrier Corp., NY, 2006.

3. Шугуров Л.М. Автомобили. Энциклопедия техники. – М.: РОСМЭН-ПРЕСС, 2005. С. 26-40.

4. Бараненко А.В. Итоги работы МАХ за 20 лет. // Вестник международной академии холода. 2013. № 2. С. 4-12.

5. Шишов В.В., Клоков М.Ю., Веселков С.И. Алюминиевые теплообменники – микроканальная технология. // Сантехника. Отопление. Кондиционирование. 2007. № 2. С. 34-45.

6. Ховалыг Д.М. Конференция ASHRAE и выставка AHR Expo 2012 в США. // Холодильная техника. 2012. № 4. С. 46-47.

7. Johnson M., Hrnjak P. Investigation of Microchannel Heat Exchangers. UIUC ACRC technical report, 2009.

8. Awad M.M., Dalkilic A.S., Wongwises S.A. Critical Review on Condensation Heat Transfer in Microchannels and Minichannels. Journal of Nanotechnology in Engineering and Medicine, 2014 (5). С. 4-25.

9. Garimella S. Condensation Flow Mechanisms in Microchannels: Basis for Pressure Drop and Heat Transfer Models. Heat Transfer Engineering, 2004. 25(3). Р.104-116.

10. Garimella S., Agarwal A. Measurement and modeling of condensation heat transfer in non-circular microchannels. International journal of refrigeration, 2010. N. 33. P. 1169-1179.

11. Garcı´a-Cascales J.R., Vera-Garcı´a F., Gonza´lvez-Macia´ J., Corbera´n-Salvador J.M., Johnson M.W., Kohler G.T. Compact heat exchangers modeling: Condensation. International Journal of Refrigeration, 2010. N. 33. P. 135–147.

12. Kondou C., Hrnjak P. Condensation from superheated vapor flow of R744 and R410A at subcritical pressures in a horizontal smooth tube. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2012. N. 55. P. 2779-2791.

13. Kandlikar S. G. и др. Heat Transfer in Microchannels – 2012 Status and Research Needs. Journal of Heat Transfer, 2013. Vol. 135 / 091001−1.

14. Talimi V., Muzychka Y.S., Kocabiyik S. A review on numerical studies of slug flow hydrodynamics and heat transfer in microtubes and microchannels. International Journal of Multiphase Flow, 2012. N. 3. P. 88-104.

15. Talimi V., Muzychka Y.S., Kocabiyik S. Slug flow heat transfer insquare microchannels. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2013. N. 62. P. 752-760.

16. Awad M.M., Muzychka Y.S. A Robust Asymptotically Based Modeling Approach for Two-Phase Flows. Advances in Mechanical Engineering, 2014. [digital resource] http://dx.doi.org/10.1155/2014/327653.

17. Awad M.M., Muzychka Y.S., Modeling of Interfacial Component for Two-Phase Frictional Pressure Gradient at Microscales. Advances in Mechanical Engineering, 2014. [digital resource] http://dx.doi.org/10.1155/2014/492435.

18. Nebuloni S., Thome J.R. Numerical modeling of laminar annular film condensation for different channel shapes. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2010. N. 53 P. 2615-2627.

19. Nebuloni S., Thome J.R. Numerical Modeling of the Conjugate Heat Transfer Problem for Annular Laminar Film Condensation in Microchannels. Journal of Heat Transfer, 2012. Vol. 134 / 051021–1.

20. Wang H.S., Rose J.W. Theory of heat transfer during condensation in microchannels. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2011. N. 54. P. 2525-2534.

21. Кузнецов В.В. Тепло- и массообмен в микросистемах при фазовых превращениях и химических реакциях. XIV Minsk international heat and mass transfer forum: abstracts of the reports and communication. 2012. С. 14-17.

22. Abiev R. Sh., Lavretsov I. V. Hydrodynamics of Gas–Liquid Slug Flow in Capillaries: Comparing Theory and Experiment. Theoretical Foundations of Chemical Engineering, 2011. Vol. 45.

23. Samimi A., Zarinabadi S., Reduction of Greenhouse gases emission and effect on environment. Journal of American Science, 2012. No8(8).С. 1011-1015.

24. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа: Учеб. для вузов. − М.: Дрофа, 2003. 840 с.

25. Лабунцов Д.А., Ягов В.В. Механика двухфазных систем: Учеб. пособ. для вузов. – М.: Издательство МЭИ, 2000. – 374 с.

Зайцев А.В., Логвиненко Е.В.Расчет течения вязкой жидкости в канале с учетом изменения фазового состояния. // Вестник С.-Петерб. ун-та. Сер. 1. 2012. Вып. 4. С. 87-91.

Читать статью полностью