ПРОЦЕС ПЕРЕНОСУ ТЕПЛА У ГАЗОВОМУ РЕГЕНЕРАТОРІ З НЕОДНОРІДНОЮ НАСАДКОЮ

Анотація

Газові регенератори поширені у холодильній техніці, утилізації тепла димових газів, кондиціюванні, їх застосування стає можливим при переносі тепла між потоками газів, які можуть перемішуватись у невеликій кількості, та мають однаковий тиск. Перевагою регенераторів є висока інтенсивність процесу, недоліком – періодичність роботи. Проектування регенератору ставить завдання вибору розмірів насадки, її типу та розмірів шару, рис. 1. Перенос тепла від потоку газу до окремо та одиночно встановленого елементунасадки визначається наступним критеріальним рівнянням Нусельта, який є середнім для одного елементу насадки (сфери): 2 2 2 Nu Nu Nu î äí à ñô åðà ëàì ³í ò óðáóë    , де 3 0,664 Re Pr Nuëàì ³í    – критерій Нусельта у частині елемента насадки де газ рухається ламінарно; 0 8 0 1 2 3 0 037 1 2 443 1 , ò óðáóë , / , Re Pr Nu , Re (Pr )       – критерій Нусельта у частині елемента насадки де газ рухається турбулентно; d Nu    ; d – характерний розмір елементу насадки, м;  – коефіцієнт тепловіддачі, Вт/(м2 К);  – теплопровідність газу, Вт/(мК); ud Re   ;  – кінематична в'язкість газу м 2 /с, за середньо масової температури. Критерій Нусельта для насадки у вигляді щільно пакованого шару елементів визначається експериментально отриманою залежністю Nu f Nu    î äí à ñô åðà . Експериментально встановлено, що найбільше значення критерію Nu (наближається до значення при поодинокому встановленні елементу насадки) відповідає значенню критерію Пекле Pe Re Pr 500 1000     , або відповідає першим двом шарам щільно пакованої насадки. Разом з тим, значна частина регенераторів у техніці глибокого охолодження виконано у вигляді широких алюмінієвих полос, зігнутих у шарі насадки, регенератори у холодильних машинах, що працюють за циклом Стірлінга виконані у вигляді шарів металевих сіток, між якими є відстань. У підсумку аналізу літературних джерел можна зробити висновок про практичну доцільність використання неоднорідної по довжині регенератора насадки, що підвищує ефективність переносу тепла при зменшенні гідравлічного опору насадки. Визначення залежностей для розрахунку регенераторів з таким типом насадки є важливим.

Газові регенератори поширені у холодильній техніці, утилізації тепла димових газів, кондиціюванні, їх застосування стає можливим при переносі тепла між потоками газів, які можуть перемішуватись у невеликій кількості, та мають однаковий тиск. Перевагою регенераторів є висока інтенсивність процесу, недоліком – періодичність роботи. Проектування регенератору ставить завдання вибору розмірів насадки, її типу та розмірів шару, рис. 1. Перенос тепла від потоку газу до окремо та одиночно встановленого елементунасадки визначається наступним критеріальним рівнянням Нусельта, який є середнім для одного елементу насадки (сфери): 2 2 2 Nu Nu Nu î äí à ñô åðà ëàì ³í ò óðáóë    , де 3 0,664 Re Pr Nuëàì ³í    – критерій Нусельта у частині елемента насадки де газ рухається ламінарно; 0 8 0 1 2 3 0 037 1 2 443 1 , ò óðáóë , / , Re Pr Nu , Re (Pr )       – критерій Нусельта у частині елемента насадки де газ рухається турбулентно; d Nu    ; d – характерний розмір елементу насадки, м;  – коефіцієнт тепловіддачі, Вт/(м2 К);  – теплопровідність газу, Вт/(мК); ud Re   ;  – кінематична в'язкість газу м 2 /с, за середньо масової температури. Критерій Нусельта для насадки у вигляді щільно пакованого шару елементів визначається експериментально отриманою залежністю Nu f Nu    î äí à ñô åðà . Експериментально встановлено, що найбільше значення критерію Nu (наближається до значення при поодинокому встановленні елементу насадки) відповідає значенню критерію Пекле Pe Re Pr 500 1000     , або відповідає першим двом шарам щільно пакованої насадки. Разом з тим, значна частина регенераторів у техніці глибокого охолодження виконано у вигляді широких алюмінієвих полос, зігнутих у шарі насадки, регенератори у холодильних машинах, що працюють за циклом Стірлінга виконані у вигляді шарів металевих сіток, між якими є відстань. У підсумку аналізу літературних джерел можна зробити висновок про практичну доцільність використання неоднорідної по довжині регенератора насадки, що підвищує ефективність переносу тепла при зменшенні гідравлічного опору насадки. Визначення залежностей для розрахунку регенераторів з таким типом насадки є важливим.

Одарчук В. В., Двойнос Я. Г.