INFLUENTA modul de curgere a lichidului de răcire în impulsuri cu un factor de transfer de căldură în schimbătorul de sistem de apă caldă de căldură cu plăci
1 FGBOU HPE "Universitatea de Stat din Mordovia.
NP Ogareva »
Schimbătoarele de căldură ale sistemului de alimentare cu apă caldă (ACM) funcționează în condiții de costuri în continuă schimbare, caracterizate prin coeficienți mari de consum orar și zilnic de apă caldă. Alegerea schimbătoarelor de căldură se bazează pe asigurarea încărcării maxime a căldurii apei calde menajere. Durata sarcinii de vârf este adesea nesemnificativă, adică Schimbătoarele de căldură funcționează o perioadă lungă de timp la o încărcare sub valoarea nominală. Reducerea debitului, după cum se știe, duce la o scădere a coeficientului de transfer de căldură și la o scădere a eficienței energetice a schimbătorului de căldură. Datorită compactității lor, coeficientului ridicat de transfer de căldură, schimbătoarele de căldură plate sunt utilizate pe scară largă în sistemele de alimentare cu căldură ca schimbătoare de căldură pentru apă caldă.
O creștere a coeficientului de transfer de căldură poate fi realizată prin crearea unui regim de curgere pulsatorie a agentului de răcire, care este creat în [2,3] utilizând un convertor de debit cu un singur valvă (PP). Ca urmare a studiilor efectuate în [3], a fost dezvoltat un sistem de alimentare cu căldură cu circulație pulsantă a agentului de răcire [4] pe baza unui PP cu o singură supapă. Introducerea acestei scheme a permis obținerea unei creșteri a coeficientului relativ de transfer de căldură al schimbătorului de căldură cu 12%. Folosind această tehnologie în [1], sistemul de răcire a motorului a reușit să mărească extracția de căldură din carcasa de răcire a motorului termic. Principalul dezavantaj al acestei soluții este fiabilitatea scăzută a unei singure valve PP. Am dezvoltat și brevetat [5] proiectarea unui PP cu două valve, care a permis extinderea gamei de costuri pentru funcționarea stabilă a PP.
Materiale și metode de investigare
Pentru a investiga efectul regimului de curgere a lichidului de răcire în impulsuri în coeficientul de transfer de căldură într-un schimbător de căldură cu plăci DHW sistem experimental proiectat la debite diferite (1), reprezentând unitatea de încălzire individuală (ITP), într-un laborator de un puls circulant mediu de încălzire bazat pe senzorul de debit cu două valve (PP) . Acesta include trei hidraulic circuit de circulație independentă: încălzire, apă caldă și agent termic.
mediu de încălzire Circuit constă în accelerarea tubului 1, 2, schimbătoare de căldură placă 3, 4, 5 PP, pompe cu membrană 6. tuburi Overclocking 1, 2 au o lungime totală de 42 m și 7 m fiecare sudat la acesta duze montate cu macarale. Primele cinci duze, în aval de lichidul de răcire prin țevile de racordare conectate la colectorul de aprovizionare generală de laborator, iar unul dintre ei la intrarea circuitului de încălzire schimbătoarele de căldură cu plăci 3 și 4, respectiv. Tuburile de ieșire ale schimbătoarelor de căldură conectate una la două intrări PP 5, orificiul de ieșire este conectată la reflux obshchelaboratornykh colector. În secțiunea conductei între schimbătoarelor de căldură cu plăci și pompe cu membrană instalate PP 6. Circuit închis și este format din schimbător de căldură conectat seria 3, un încălzitor 7, o pompă de circulație 8, pompe cu diafragmă paralelă 6.
Circuit de apă caldă menajeră și circuit deschis este alcătuit dintr-un schimbător de căldură cu plăci încălzite 4 la linia de alimentare, care este introdusă de laborator general, rezervor de apă brută și orificiul de evacuare al conturului încălzit al schimbătorului de căldură cu plăci 4 este conectată la sistemele de alimentare cu apă caldă de conducte.
Fig. 1. Schema configurației experimentale
Regimul de curgere pulsator a fost creat în circuitul de încălzire al PP 5. Elementele sale principale sunt două supape de impact amplasate în carcasa coaxială și îndreptate împotriva curgerii agentului de răcire. Între tijele supapei de șoc, arcul este fixat. Robinetele PP sunt reglate astfel încât atunci când o supapă este închisă, cealaltă este deschisă. Arcul oferă o întârziere de timp între închiderea uneia și deschiderea unei alte supape de șoc, precum și buna funcționare a supapelor cu o schimbare dramatică a costurilor. Deoarece convertorul de debit este montat vertical în raport cu axa supapelor, forțele care acționează asupra supapelor de șoc nu sunt aceleași. Pentru a echilibra forțele care acționează asupra supapelor de șoc, este instalat un arc de susținere.
Rezultatele studiului și discuția acestora
Atunci când există un flux în circuitul cu PP, forțele hidrodinamice acționează asupra supapelor de impact față de închiderea lor. Inițial, supapele de șoc nu se află în aceeași poziție: una este deschisă și cealaltă este închisă. Odată cu creșterea debitului, forțele hidrodinamice care acționează asupra supapei de șoc deschise ating valoarea necesară pentru închiderea acesteia. Ca urmare, poziția supapelor de impact se schimbă. Și procesul se va repeta în aceeași ordine pentru cealaltă supapă de impact. Timpul de închidere al supapelor de impact este de 0,02 s, ceea ce determină o frânare ascuțită a fluxului și apariția unui proces de undă, caracterizat prin fluctuațiile presiunii și debitului din conductă. Graficul grafic al presiunii din conductă înaintea supapei de impact și modificarea poziției supapei de impact este prezentat în Fig. 2. Cu închiderea supapei de impact, presiunea înainte de a atinge valoarea maximă nu instantaneu, ci în timp. Acest lucru se datorează faptului că senzorul de presiune este amplasat la o anumită distanță de supapa de impact și valoarea finală a ratei de schimbare a presiunii de-a lungul conductei.
Fig. 2. Grafice ale variației timpului de presiune în conducte în fața supapei de impact
Schimbarea presiunii înaintea supapei de impact este un proces oscilator, adică Creșterea presiunii înainte de supapa de șoc închisă este înlocuită de scăderea acesteia. Aceasta contribuie la deschiderea supapei de impact, iar creșterea suplimentară a presiunii duce la o reducere a timpului de creștere a debitului. Din graficul experimental (figura 3), se poate observa că debitul crește în câteva milisecunde (30 ms). Frecvența pulsațiilor de curgere în timpul experimentului a variat odată cu o modificare a debitului și a presiunii în exces în sistem de la 2,5 Hz la 4,5 Hz. În acest caz, forma impulsurilor se modifică odată cu schimbarea debitului lichidului de răcire, a presiunii în exces în sistem, a lungimii conductei de alimentare și așa mai departe.
Regimul de curgere cu impulsuri al agentului de răcire se caracterizează prin perioade scurte de procese tranzitorii - timpul de schimbare a debitului de la valoarea minimă la cea maximă și invers. Ie cea mai mare parte a volumului purtătorului de căldură curge prin schimbătorul de căldură cu o viteză mai mare decât valoarea medie, ceea ce afectează coeficientul de transfer de căldură din partea fluxului de impuls.
Figura 3. Graficul grafic al modificării fluxului în modul pulsatoriu al debitului agentului de răcire
Coeficientul de transfer de căldură a fost determinat pentru schimbătorul de căldură RIDAN (tabelul 1) la un debit constant al agentului de răcire încălzit, fluxul de impuls al apei de încălzire. Pentru a determina creșterea maximă posibilă a coeficientului de transfer de căldură, debitul purtătorului de căldură a fost menținut la 0,74 m3 / h, ușor mai mare decât valoarea nominală pentru acest schimbător de căldură. Acest lucru a fost făcut pentru a menține valoarea maximă a coeficientului de transfer de căldură din partea lichidului de răcire încălzit.
Datele pașaport ale schimbătorului de căldură al plăcii
Testele au fost efectuate la debite constante ale purtătorilor de căldură, la temperaturile apei de încălzire la intrarea în schimbătorul de căldură de 50 ° C și 70 ° C. Mai mult, pentru aceiași parametri, testele au fost efectuate în regim pulsatoric al debitului de apă de încălzire. Temperaturile agentului de răcire pentru încălzire și încălzire la intrarea și evacuarea schimbătorului de căldură pentru apă caldă menajeră, fluxul lichidului de răcire încălzit au fost măsurate direct.
Coeficientul de transfer de căldură k a fost determinat din ecuația de transfer termic; kW / (m2 ° C)
unde Q - cantitatea de căldură percepută de lichidul de răcire încălzit pe unitate de timp, kW;
S este suprafața de schimb de căldură, m2;
δt - cap de temperatură medie, ° С.
În funcție de debitul apei de încălzire, a fost determinat coeficientul de transfer de căldură (figura 4).
Fig. 4. Diagrama coeficientului de transfer de căldură într-un schimbător de căldură cu plăci conform fluxului agentului termic: 1 - stare staționară, la o temperatură medie de încălzire care intră în schimbătorul de căldură 70 ° C; 2 - modul staționar la temperatura apei de încălzire la intrarea în schimbătorul de căldură de 50 ° C; 3 - modul puls la temperatura apei de încălzire la intrarea în schimbătorul de căldură 70 ° C; 4 - modul puls la temperatura apei de încălzire la intrarea în schimbătorul de căldură de 50 ° C.
Creșterea relativă a coeficientului de transfer termic al agentului termic în intervalul de la 400 de cheltuieli la 1040 l / h, în medie, de 23 ÷ 28% pentru temperatura agentului termic la intrarea schimbătorului de căldură 50 ° C și 18% la 23 ÷ 70 ° C O creștere a debitului de peste 1040 l / h a fost obținută prin deschiderea bypass-ului PP, care se referă la complexitatea amortizării pulsațiilor de presiune din circuitul de încălzire. Odată cu deschiderea bypass-ului PP, apare o componentă de curgere constantă, cu o creștere a valorii căreia coeficientul de transfer de căldură se apropie de valoarea în modul staționar.
1) Aplicarea unui mod de curgere în impulsuri de lichid de răcire îmbunătățește coeficientul de transfer de căldură într-un schimbător de căldură cu plăci, în care este necesar ca coeficientul de transfer de căldură de la lichidul de răcire la modul de curgere staționar nu a fost mai mică decât valoarea la pulsul.
2) În cazul regimului pulsat debitului agentului de răcire pentru intensificarea transferului de căldură în schimbătoare de căldură, pentru a obține efectul maxim este necesară pentru a reduce componenta cu debit constant.
Vodyakov V.N. Doctor în științe tehnice. profesor, director adjunct al IME la lucrările științifice FGBOU HPE "Universitatea de Stat din Mordovia. NP Ogaryova, Saransk.
Kovalenko O.Yu. Doctor în științe tehnice. profesor, FGBOU HPE "Universitatea de Stat din Mordovia, numită după. NP Ogaryova, Saransk.
Vă aducem la cunoștință jurnale publicate în editura "Academia de Istorie Naturală"
(Factor de impact ridicat al RINC, subiectul jurnalelor acoperă toate domeniile științifice)
Probleme moderne ale științei și educației
Jurnal științific electronic ISSN 2070-7428 | E. FS77-34132
Serviciul de asistență tehnică - [email protected]
Secretarul executiv al revistei Bizenkov M.N. - ediț[email protected]
Materialele revistei sunt disponibile sub licența Creative Commons "Attribution" 4.0 World.
Trimiteți-le prietenilor: