6 / 11
И.А. Архаров, Е.С. Навасардян, А.С. Глухарев
6
Инженерный журнал: наука и инновации
# 5·2017
1
2
кр
1 1
2
1 .
d l
k
d l
−
π
=
+
α π α
Передаваемое количество теплоты рассчитано по формуле [6]
2 1 2
(
),
Q kF T T
=
−
где
2
2
2
0, 06м
F d l
= π =
— площадь наружной поверхности трубы.
Все полученные результаты расчета представлены в табл. 4.
Таблица 4
Результаты расчета теплового потока
Параметр
Труба
∗
а
б
в
г
д
е
Коэффициент теплоотдачи
2
1
, Вт/м K
α
⋅
55,5 88,5
82
75,7 71,7 59,9
КПД ребра
m
20,9
25
24
22,5 21,6 —
Коэффициент оребрения
р
η
0,999 0,996 0,993 0,991 0,990 —
КПД оребренной поверхности
1
η
0,999 0,997 0,995 0,995 0,995 1
Коэффициент теплопередачи
2
ор
, Вт/м K
k
⋅
51,4 62,2
60
55,3
51
32,4
Количество теплоты
, Вт/ м
Q
7,7
9,3
9
8,3
7,6
4,8
∗
а
–
е
— см. рис. 1.
Моделирование теплообменных и гидродинамических процессов
проведено в программной системе конечно-элементного анализа
ANSYS 14 Fluent (учебная версия). Геометрические характеристики
оребрения, тепловые характеристики газа и жидкости идентичны
условиям, принятым в аналитическом расчете.
В раздел Geometry импортированы трехмерные модели труб с
различными сердечниками, которые построены в программе АСКОН
КОМПАС-3D V15.1 (учебная версия).
Следующим шагом в разделе Mesh была создана сетка, построение
которой — один из ключевых этапов моделирования, поскольку от вы-
бора сетки зависит сходимость решения, увеличение погрешности при
расчете моделей и т. д. Для создания качественной сетки наряду со
стандартной использованы функции Mapped face meshing, Refinement и
Inflation. Так, в Mapped face meshing задавали геометрию элемента, In-
flation отвечал за увеличение количества элементов в пристеночном
слое, Refinement улучшал сетку путем увеличения количества элемен-
тов. Созданная сетка получилась достаточно качественной (рис. 2). В
пристеночном слое элементы сетки имеют одинаковый размер, что поз-
воляет лучше рассчитать пограничный слой. Для разбиения на элемен-
ты были использованы полученные в [7] результаты.