Авторы

Аэродинамическое сопротивление теплообменников

DOI: 10.17586/1606-4313-2025-24-1-10-18
УДК 621.565

Аэродинамическое сопротивление теплообменников

Кошелев С.В., Эйдеюс А.И.

Ссылка для цитирования: Кошелев С.В., Ейдеюс А.И. Аэродинамическое сопротивление теплообменников. // Вестник Международной академии холода. 2025. № 1. С. 10-18. DOI: 10.17586/1606-4313-2025-24-1-10-18 [Koshelev S.V., Eideyus A.I. Aerodynamic resistance of heat exchangers. Journal of International Academy of Refrigeration. 2025. No 1. p. 10-18. DOI: 10.17586/1606-4313-2025-24-1-10-18. (in Russian)]

Аннотация
Аэродинамическое сопротивление влияет на степень совершенства пластинчато-трубчатых теплообменников (ТО). С увеличением скорости воздуха растут падение давления (ПД) и затраты энергии на его перемещение. Оба показателя сложным образом зависят от сочетания конструктивных и режимных параметров ТО. Из доступных источников собраны экспериментальные данные о показателях аэродинамическое сопротивления ТО с разными конструктивными параметрами. Использована 21 методика расчета фактора Фаннинга или ПД. Выполнены расчеты ПД по каждой методике во всем диапазоне конструктивных и режимных параметров, которые указаны в источниках с описанием экспериментальных данных. Расчеты проводились по составленной в MS Excel программе. Текущие ΔP_iи средние ΔP_с значения ПД сопоставлялись с опытными данными ΔP_э._i и ΔP_э.с. Лишь две методики дают удовлетворительное совпадение результатов расчета cопытными данными в широком диапазоне конструктивных параметров. С использованием статистической функции ЛИНЕЙН выполнен регрессионный анализ опытных данных, охватывающих общий массив и отдельно ТО с шахматным и с коридорным расположением труб. По каждому из них совпадение результатов расчета с опытными данными лучше, чем по отобранным методикам. На графиках отношения ΔP_i/ΔP_э._i обнаруживаются выпадающие точки, что свидетельствует о несогласованности опытных данных, полученных разными исследователями. Для повышения точности расчета ПД требуется больше опытных данных, особенно для ТО с шагом ребер больше 4 мм.

Ключевые слова: падение давления, опытные данные, методики расчета, уравнения регрессии.

Список литературы

1. Wang C.-C. et al.An experimental study of the air-side performance of fin-and-tube heat exchangers having plain, louver, and semi-dimple vortex generator configuration // Int J. of Heat and Mass Transfer. 2015, No. 80, P. 281-287.

2. Кошелев С.В., Ейдеюс А.И.Анализ данных об интенсивности теплоотдачи в теплообменниках с пластинчатыми ребрами // Вестник Международной академии холода. 2024. № 1. С. 13-20.

3. Thome J.R.Engineering Data Book III. Chapter 6. 2006. Heat transfer to Air-cooled Heat angers. P.40.

4. Liu Y.-C. et al. Airside performance of fin-and-tube heat exchangers in dehumidifying conditions – Data with larger diameter // Int. J. Heat Mass Transfer. 2010. No 53. P. 1603-1608.

5. Xie G. et al. Parametric study and multiple correlations on air-side heat transfer and friction characteristics of fin-and-tube heat exchangers with large number of large-diameter tube rows. // Applied Thermal Engineering. 2009. No 29. P. 1-16.

6. Wang L.B., Zeng M. et al. Air-side heat transfer and friction characteristics of fin-and-tube heat exchangers with various fin types. //WIT Transactions on State of the Art in Science and Engineering. 2013. Vol. 63. P. 1755-8336.

7. Yan W.-M., Sheen P.-J. Heat transfer and friction characteristics of fin-and-tube heat exchangers // Int. J. Heat Mass Transfer. 2000. №43. P. 1651-1659.

8. J.R. Barbosa et al. A study of the air-side heat transfer and pressure drop characteristics of tube-fin ‘no-frost’ evaporators // Applied Energy. 2009. No 86. P. 1484-1491.

9. Kim N.H. et al. Air-side heat transfer and friction correlations for plain fin-and-tube heat exchangers with staggered tube arrangements. // Journal of Heat Transfer. 1999. Vol. 121. P. 662-667.

10. Kang H.J. et al. Experimental study on heat transfer and pressure drop characteristics of four types. //J. of Thermal Science. 1994. Vol.3. no 1. P. 34-42.

11. Kayansayan N. Heat transfer characterization of plate fin-tube heat exchangers. // Rev. Int. Froid. 1994. Vol. 17. No. 1. P. 49-57.

12. Ling-Hong Tang, Zeng Min, Gong-Nan Xie & Qiu-Wang Wang. Fin Pattern Effects on Air-Side Heat Transfer and Friction Characteristics of Fin-and-Tube Heat Exchangers with Large Number of Large-Diameter Tube Rows. // Heat Transfer Engineering, 2009. 30:3. 171-180.

13. Wang C.-C. et al. Sensible heat and friction characteristics of plate fin-and-tube heat exchangers having plane fins // Int J. Refrig. 1996. Vol. 19, No. 4, P. 223-230.

14. Wang C.-C. et al. Performance of plate finned tube heat exchangers under dehumidifying conditions. //Journal of Heat Transfer. 1997. Vol. 11. P. 109-117.

15. Wang C.-C. et al.Heat transfer and friction characteristics of plain fin-and-tube heat exchangers, part II: Correlation // Int. J. Heat Mass Transfer. 2000. No 43. P. 2693-2700.

16. Taylor C.Measurement of finned-tube heat exchanger performance.A thesis presented to the academic faculty.Georgia Institute of Technology December 2004. 124 p.

17. McQuiston, Faye C. Heating, ventilating, and air conditioning: analysis and design / Faye C. McQuiston, Jerald D. Parker, Jeffrey D. Spitler. 6th ed. 623 p.

18. Явнель Б.К. Исследование влияния инея на теплопередачу в воздухоохладителях. Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук. Москва. 1969. 118 с.

19. Королев И.А. Исследование камерного воздухоохладителя с учетом динамики образования инея на теплообменной поверхности аппарата. Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук. Москва. 2020. 233 с.

20. Frass F. Principles of Finned-Tube Heat Exchanger Design for Enhanced Heat Transfer. 2^nd ed. Institute for Thermodynamics and Energy Conversion, Vienna University of Technology. Vienna, Austria. 152p.

21. Иоффе Д.М.Тепловой расчет и вопросы оптимизации воздушных конденсаторов. Совершенствование малых холодильных машин. М.: ВНИХИ, 1976, С. 49-54.

22. Осушение воздуха холодильными машинами./ А.А. Гоголин. ГлавНИИ при ГосЭконом Совете СССР, ВНИИХолодПром. М.: Государственное издательство торговой литературы, 1962 г. 101 с.

23. Сластихин Ю.Н.Оптимизация периодичности оттайки воздухоохладителей судовых холодильных установок. Специальность 05.08.05. Автореферат на соискание степени к.т.н. Калининград, 1991.

24. Интенсификация теплообмена в испарителях холодильных машин. Под ред. А.А. Гоголина. М.: Лeгкая и пищевая пром-ть. 1982. 224с.