Розробка нової конструкції теплообмінника для утилізації відхідних газів двз в когенераційних установках. тепловий розрахунок
DOI:
https://doi.org/10.31548/energiya5(81).2025.005Анотація
Запропоновано нову конструкцію теплообмінника для утилізації вихлопних газів двигуна внутрішнього згоряння, що входить до складу когенераційної установки, яка відрізняється від традиційних конструкцій наявністю компактних пучків труб малого діаметра при відсутності проміжків між сусідніми трубами в повздовжньому напрямку руху газового теплоносія. Розроблена методика теплового розрахунку теплообмінника-утилізатора, яка дає можливість визначити розміри теплообмінника. Проведений аналіз отриманих результатів та показано, що нова конструкція теплообмінника-утилізатора має ряд переваг порівняно з відомими конструкціями теплообмінників кожухотрубного типу. Знайдено, що нова конструкція теплообмінника покращує масогабаритні показники теплообміника-утилізатора порівняно з відомими конструкціями і може бути використана при розробці когенераційних установок на базі двигунів внутрішнього згоряння.
Ключові слова: кожухотрубний теплообмінник, методика розрахунку, тепловий розрахунок, конструкція, когенераційна установка, трубний пучок
Посилання
1. Zukauskas A. (1987). Heat transfer from tubes in crossflow. Adv. Heat Transf., 18, 87-159.
2. J.E. Hesselgreaves, R. Law, D. Reay (2016). Compact Heat Exchangers: Selection, Design and Operation Hesselgreaves. Butterworth-Heinemann, United Kingdom.
3. Taler D. (2019). Numerical Modelling and Experimental Testing of Heat Exchangers. Springer, Berlin-Heildelberg.
4. S. Aiba, T. Ota, M. Tsuchida (1980). Heat transfer of tubes closely spaced in an in-line bank .Int. J. of Heat and Mass Transfer, 21, 311-319.
5. Aiba S. (1990). Heat transfer around a tube in in-line tube banks near a plane wall
J. of Heat Transfer, 112, 933-938.
6. M. Hatami, D.D. Ganji, M. Gorji-Bandpy (2014). A review of different heat exchangers designs for increasing the diesel exhaust waste heat recovery. Renewable and sustainable energy reviews, 37, 168-181
7. E.N. Pis’mennyi, V.A. Kondratyk, Yu.V. Zhukova, A.M. Tereh (2011). Convective heat exchange of cross-washing straggle packs of flat-oval tubes. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2/8 (50), 4-8.
8. N. Biçer, T. Engin, H. Yaşar, E. Büyükkaya, A. Aydın, A. Topuz (2021). Design optimization of a shell-and-tube heat exchanger with novel three-zonal baffle by using CFD and taguchi method. International Journal of Thermal Sciences, 155. 106417. Available at: https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2020.106417.
8а. Omar Hossin, Alfarami Suliman, El-sawi Azeldin, Zeo Mohammed.Numerical Simulation (2021). Cross Flow in In-Line Square Tube Array to Estimate the Convective Heat Transfer Coefficient/ American Journal of Energy Research, 9 (2), 84-91. DOI: 10.12691/ajer-9-2-2
9. A. A. Bhuiyan, Islam Akms (2016). Thermal and hydraulic performance of finned-tube heat exchangers under different flow ranges: A review on modeling and experiment Int. J. Heat Mass Transf., 101, 38-59. Available at: https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2016.05.022
10. H. Bayram, G. Sevilgen (2017). Numerical Investigation of the Effect of Variable Baffle Spacing on the Thermal Performance of a Shell and Tube Heat Exchanger Energies, 10(8), 19. Available at: https://doi.org/10.3390/en10081156
11. A.M. Mohammadzadeh, Bahram Jafari, Khashayar Hosseinzadeh (2024). Comprehensive numerical investigation of the effect of various baffle design and baffle spacing on a shell and tube heat exchanger. Applied Thermal Engineering, 49, 15 July 123305. Available at: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2024.123305
12. Ahmed Mahmoud Abdelmoety, Mohammed W Muhieldeen, Wah Yen Tey, Xin Yin, Nour Eldin Beit (2024). Numerical investigations on optimised shell designs of a U-tube heat exchanger. Thermal Science and Engineering Progress, 47, 102327. Available at: https://doi.org/10.1016/j.tsep.2023.102327
13. Yasin Maghsoudali, Ali Rastegarkoutenaei, Masoud Sahami, Mofid Gorji Bandpy. (2022). Investigation of the effect of using the finned tubes on the performance of shell and tube heat exchanger by 3D modeling. Journal of Energy Storage, 56 B, 10, 106031. Available at: https://doi.org/10.1016/j.est.2022.106031
14. R. Hosseini, A. Hosseini-Ghaffar, M. Soltani (2007). Experimental determination of shell side heat transfer coefficient and pressure drop for an oil cooler shell-and-tube heat exchanger with three different tube bundles. Applied Thermal Engineering, 27(5-6), 1001-1008. Available at: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2006.07.023
15. Bacellar D. (2014). CFD-based correlation development for air side performance of finned and finless tube heat exchangers with small diameter tubes. Proc. of 15th Int. Refrigeration and Air Conditioning Conf. at Purdue. Paper 1410 from Available at: http://docs.lib.purdue.edu/iracc/1410. – West Lafayette, Indiana, USA, July 14-17.
16. V.G. Gorobets, Yu.O. Bogdan, V.I. Trokhanyak (2017). Teploobminne obladnannia dlia koheneratsiinykh ustanovok [Heat exchange equipment for cogeneration plants]. Kyiv. «CPU «Komprint», 216.
17. Gorobets V.G. (2023). Teploenerhetychni ustanovky i systemy [Heat and power plants and systems] Kyiv. CPU «Komprint», 623.
18. O.Yu. Spivak, N.V. Resident (2021). Teplomasoobmin. Ch.1 [Heat and mass exchange]. Part 1 Vinnytsia: VNTU, 112.
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Енергетика і автоматика
TЦя робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
Стосунки між правовласниками і користувачами регулюються на умовах ліцензії Creative Commons Із Зазначенням Авторства – Некомерційна – Поширення На Тих Самих Умовах 4.0 Міжнародна (CC BY-NC-SA 4.0):https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.uk
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див.The Effect of Open Access).
