Тепловая нагрузка биметаллической оребренной трубки

Elena Sergeevna Baimetova,Olga Vladimirovna Mishchenkova,Alena Alekseevna Chernova,Maria Ravilevna Koroleva,Albina Firdavesovna Gizzatullina,Fyodor Nikolaevich Pushkarev

doi:10.15514//ispras-2021-33(5)-17

Elena Sergeevna Baimetova, Olga Vladimirovna Mishchenkova + Show 4 more

Open Access

https://doi.org/10.15514//ispras-2021-33(5)-17

Copy DOI

Abstract

This study is devoted to the problem of numerical modeling of the conjugate heat transfer in a closed-type power installation. The working elements of that are ribbed bimetallic tubes using the openFoam toolbox. The heat transfer process modeling in bimetallic tubes is associated with solving the problem of determining the value of the contact thermal resistance at the metal / metal interface. Considered design of a bimetallic tube involves crimping copper washers on the surface of an aluminum cylindrical tube. Hence, the contact surface of the tube is not isotropic in its properties. A mathematical model of conjugate heat transfer for air / bimetal / coolant medium is proposed. The features of the organization of thermophysical processes at the metal contact interface and at the metal / air and metal / coolant medium are shown. A qualitative comparison of the obtained results with the famous experimental data is carried out. Generalized temperature profiles in the rib longitudinal section are obtained by mathematical modeling. The given distributions of temperature and heat flux make it possible to estimate the contribution of each individual rib to the investigated heat removal process from the air environment. The efficiency of the considered technology of manufacturing a bimetallic finned tube is shown.

Highlights

This study is devoted to the problem of numerical modeling of the conjugate heat transfer in a closedtype power installation
The heat transfer process modeling in bimetallic tubes is associated with solving the problem of determining the value of the contact thermal resistance at the metal / metal interface
Generalized temperature profiles in the rib longitudinal section are obtained by mathematical modeling

Summary

Введение

Неослабевающий [1,2,3,4,5] интерес исследователей к теплообменным аппаратам различных конструкций связан с активным внедрением оборудования требующего терморегулирования рабочих сред. При этом одним из методов дополнительного повышения эффективности теплосъема в таких устройствах является переход от монометалла, используемого в качестве материала для трубок, к биметаллу. В случае использования двух различных материалов для несущей трубы и ребер может быть выполнено с помощью ламелей, спиралевидных или кольцевых ребер. Эффективность биметаллической связки достигается только за счет внешнего более теплопроводного слоя. В зависимости от типа оребрения используется тот или иной метод изготовления биметаллических трубок [7]. Для формирования кольцевого поперечного оребрения используется также метод раздачи труб гидравлическим давлением (протягивание дорна) В этом случае контактная поверхность состоит из двух металлов, например, медных ребер и алюминиевой цилиндрической межреберной поверхности. 1. Биметаллическая оребренная трубка, полученная по технологии напрессовки и накатки Fig. 1. 2. Биметаллическая оребренная трубка, полученная по технологии раздачи трубы гидравлическим давлением

Математическая постановка

Результаты расчета

Заключение