Heat Transfer Slot Matrix for Compact Rotary Heat Exchangers with Ultra-High Regeneration Ratio for Microturbines
Închide
Conţinutul numărului revistei
Articolul precedent
Articolul urmator
265 2
Ultima descărcare din IBN:
2023-09-08 06:46
Căutarea după subiecte
similare conform CZU
621.438 (13)
Motoare termice (cu excepția motoarelor cu abur) (84)
SM ISO690:2012
КОСТЮКОВ, Андрей, КОСАЧ, Лев. Теплопередающая ленточно-щелевая матрица для компактных роторных теплообменников со сверхвысокой степенью регенерации для микротурбин. In: Problemele Energeticii Regionale, 2023, nr. 1(57), pp. 126-133. ISSN 1857-0070. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2023.1-57.10
EXPORT metadate:
Google Scholar
Crossref
CERIF

DataCite
Dublin Core
Problemele Energeticii Regionale
Numărul 1(57) / 2023 / ISSN 1857-0070

Heat Transfer Slot Matrix for Compact Rotary Heat Exchangers with Ultra-High Regeneration Ratio for Microturbines

Matrice cu fantă și curea de transfer de căldură pentru schimbătoare de căldură rotative compacte cu o rată de regenerare ultra-înaltă pentru microturbine

Теплопередающая ленточно-щелевая матрица для компактных роторных теплообменников со сверхвысокой степенью регенерации для микротурбин

DOI:https://doi.org/10.52254/1857-0070.2023.1-57.10
CZU: 621.438

Pag. 126-133

Костюков Андрей, Косач Лев
 
Московский политехнический университет
 
 
Disponibil în IBN: 25 februarie 2023


Rezumat

This paper considers the problem of the influence of distancing elements in slot matrix channels on the thermohydraulic characteristics of the matrix of a rotary heat exchanger having vari-ous values of the height of the slot channels. The following tasks were carried out: mathematical mod-eling of thermohydraulic processes in different slot channels having constant height along them (from 0.3 mm to 0.5 mm); analysis of the influence of the slit channels' height, the number of distancing el-ements in rows, the distance between rows and the total number of elements on the average value of the Nusselt number and on the pressure drop; analysis of the effect of changes in speed and tempera-ture conditions on thermal and hydraulic characteristics. The most important results are the following facts: the influence of the relative location of the distancing elements on the thermohydraulic charac-teristics of the flow is negligible; changes in the temperature and speed regime of the laminar flow practically does not affect the intensity of convection in the matrix channels; an increase in the height of the slot channel leads to a relatively small decrease in the average value of the Nusselt number. The significance of the results obtained is that they can be the basis for adjusting the methods of de-sign calculations of rotary heat exchangers taking into account the decrease in thermal efficiency caused by the presence of distancing elements in the channels of their matrices. Recommendations can be made to minimize the number of distancing elements without considering their mutual location.

Scopul lucrării este de a efectua cercetare analitică al efectului proeminențelor distanțierelor asupra caracteristicilor termo-hidraulice ale matricei de transfer de căldură cu fante cu bandă a unui schimbător de căldură rotativ la diferite înălțimi ale canalelor fante. Pentru atingerea acestui scop, au fost rezolvate următoarele sarcini: modelarea matematică a proceselor termo-hidraulice în canale cu fante cu bandă de o înălțime constantă dată (de la 0,3 mm la 0,5 mm cu un pas de 0,05 mm) cu un regim de curgere laminar caracteristic rotativ; schimbatoare de caldura; analiza influenței numărului de elemente distanțiere din rânduri, a distanței dintre rânduri, precum și a numărului total de elemente din canal asupra valorii medii a numărului Nusselt și asupra mărimii căderii de presiune; analiza influenței modificărilor regimurilor de viteză și temperatură asupra caracteristicilor termo-hidraulice; analiza influenței înălțimii canalului cu fante asupra valorii medii a numărului Nusselt și asupra mărimii căderii de presiune. Rezultatele cele mai importante sunt stabilirea următoarelor fapte: poziționării reciproce a elementelor distanțiere pe benzi asupra caracteristicilor termo-hidraulice a fluxuli este nesemnificativ mică; o creștere a temperaturii pereților canalelor fante, de asemenea, nu duce la o schimbare semnificativă a naturii transferului de căldură în canalele cercetate; o modificare a regimului de viteză a fluxului laminar nu are practic niciun efect asupra intensității transferului de căldură în canalele considerate; o creștere a înălțimii canalului cu fante duce la o scădere relativ mică a numărului Nusselt mediat pe lungimea canalului. Semnificația rezultatelor obținute constă în faptul că pe baza acestora este posibil să se corecteze metodele de calcul de proiectare ale schimbătoarelor de căldură rotative pentru a ține cont de scăderea eficienței termice cauzată de prezența proeminențelor distanțiere în canalele matricelor acestora. De asemenea, pe baza datelor obținute, se pot face recomandări pentru a minimiza numărul de proeminențe distanțiere fără referire poziționarea reciprocă a acestora.

Целью работы является проведение аналитического исследования влияния дистанцирующих выступов на теплогидравлические характеристики ленточно-щелевой теплопередающей матрицы роторного теплообменника при различных величинах высоты щелевых каналов. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи: математическое моделирование теплогидравлических процессов в ленточно-щелевых каналах заданной постоянной высоты (от 0.3 мм до 0.5 мм с шагом 0.05 мм) при характерном для роторных теплообменных аппаратов ламинарном режиме течения; анализ влияния количества дистанцирующих элементов в рядах, расстояния между рядами, а также суммарного количества элементов в канале на среднее значение числа Нуссельта и на величину перепада давления; анализ влияния изменения скоростного и температурного режимов на теплогидравлические характеристики; анализ влияния высоты щелевого канала на среднее значение числа Нуссельта и на величину перепада давления. Наиболее важными результатами является установление следующих фактов: влияние взаимного расположения дистанцирующих элементов на лентах на теплогидравлические характеристики потока незначительно мало; увеличение температуры стенок щелевых каналов также не приводит к значительному изменению характера теплообмена в исследуемых каналах; изменение скоростного режима ламинарного течения также практически не влияет на интенсивность теплообмена в рассматриваемых каналах; увеличение высоты щелевого канала приводит к сравнительно небольшому уменьшению среднего по длине канала значения числа Нуссельта. Значимость полученных результатов состоит в том, что на их основе можно скорректировать методики проектировочных расчётов роторных теплообменников для учёта снижения тепловой эффективности, вызванного наличием дистанцирующих выступов в каналах их матриц. Также на основе полученных данных можно составить рекомендации по минимизации количества дистанцирующих выступов без привязки к их взаимному расположению.

Cuvinte-cheie
heat exchange, microturbine, regenerative heat exchanger, convection, Nusselt number, hydraulic loss,

transfer de căldură, microturbină, schimbător de căldură regenerativ, convecţie, număr Nusselt, pierderi hidraulice,

теплообмен, микротурбина, регенеративный теплообменный аппарат, конвекция, число Нуссельта, гидравлические потери