Плавление твердой пробки между двумя коаксиальными трубами движущимся источником тепла во внутренней трубе | J. Теплопередача

Научно-исследовательские работы

Информация об авторе и статье

Дж. Теплообмен . Ноябрь 1994 г., 116(4): 1028-1033 (6 страниц)

https://doi.org/10.1115/1.2911438

Опубликовано в Интернете: 1 ноября 1994 г.

Получено:

1 июня 1993 г.

Пересмотрено:

1 февраля 1994 г.

Онлайн:

23 мая 2008 г.

• Взгляды
  • Содержание артикула
  • Рисунки и таблицы
  • Видео
  • Аудио
  • Дополнительные данные
  • Экспертная оценка
• Делиться
  • Фейсбук
  • Твиттер
  • LinkedIn
  • Электронная почта

• Иконка Цитировать Цитировать

• Разрешения

• Поиск по сайту

Цитата

Фомин С. А., Вэй П. С., Чугунов В. А. (1 ноября 1994 г.). «Расплавление твердой пробки между двумя коаксиальными трубами с помощью движущегося источника тепла во внутренней трубе». КАК Я. Дж. Теплообмен . ноябрь 1994 г.; 116(4): 1028–1033. https://doi.org/10.1115/1.2911438

Скачать файл цитаты:

• Рис (Зотеро)
• Менеджер ссылок
• EasyBib
• Подставки для книг
• Менделей
• Бумаги
• Конечная примечание
• РефВоркс
• Бибтекс
• Процит
• Медларс

Расширенный поиск

Исследовано плавление твердой пробки в зазоре между двумя коаксиальными трубами при введении подвижного источника тепла во внутреннюю трубу. С помощью масштабного анализа определены замкнутые решения для температур жидкости во внутренней трубе, твердой пробки и жидкости в кольцевом зазоре и окружающей среды вокруг внешней трубы. Показано, что для описания всего процесса требуется восемь независимых безразмерных параметров. Обнаружено влияние независимых параметров на форму расплавленной области в зазоре. Анализ и представленные результаты полезны при проектировании нефтепроводов.

Раздел выпуска:

Ключевые слова:

Темы:

Этот контент доступен только в формате PDF.

В настоящее время у вас нет доступа к этому содержимому.

25,00 $

Покупка

Товар добавлен в корзину.

Эффективный теплообменник, все дело в трубах

Природа полна нелогичных явлений; Я очарован повседневными примерами, подобными тому, о котором мы говорили этим летом, — тонуть пузыри в пинте Гиннеса, но я должен сказать, что в технике тоже есть немало таких примеров. Концепция теплообмена в коаксиальных трубах поразила меня, когда я был студентом, поскольку она показала мне неустанное отношение к ремонту, типичное для инженеров, стремящихся оптимизировать свою конструкцию. В этом типе теплообменника оба потока, горячий и холодный, могут течь в одном направлении (параллельный поток), но обычно инженеры предпочитают менять направление одного потока на противоположное (противоток), так как они считают, что это более эффективно. . Простота этой дизайнерской идеи поражает; это совсем не интуитивно понятно для будущего молодого инженера.

Эскиз коаксиального теплообменника.

Почему противоток?

Прежде чем мы сможем ответить на этот вопрос, мы должны ответить на другой вопрос: что означает более эффективный дизайн в этом контексте? Ну, значит, средний перепад температур вдоль труб в противоточном случае больше, чем в случае прямоточного, или, говоря жаргоном теплообмена, среднелогарифмический перепад температур (LMTD) выше. Такая конструкция позволяет двум потокам обмениваться большим количеством тепла в пределах трубы одинаковой длины (см. график ниже). Это, конечно, приводит к сокращению количества материалов и, в свою очередь, снижению затрат.

Температурные профили между параллельным и противотоком.

Проектирование теплообменника

При проектировании теплообменника необходимо определить несколько параметров. Например, необходимая площадь теплообменника или минимальный массовый расход, гарантирующий желаемый температурный профиль. Следует также принимать во внимание обращение с турбулентными транспортными свойствами и материалами, зависящими от температуры. Для этой цели доступно множество справочников, номограмм, уравнений и тому подобного. Эти инструменты очень полезны на ранней стадии проектирования, но они приводят к громоздким, подверженным ошибкам и длительным расчетам, а также полагаются на упрощающие предположения. Чтобы проверить проект и оптимизировать предлагаемое решение, инженер должен обратиться к моделированию.

Теперь позвольте мне показать вам, как симуляция может быть действительно полезной. Используя COMSOL Multiphysics и модуль Pipe Flow, я решил задачу проектирования, показанную на рисунке выше.

Постановка задачи

Дан коаксиальный противоточный теплообменник, все его геометрические свойства, свойства жидкости и твердого вещества, температура на входе и массовый расход на входе фиксированы, то есть (а) температура горячего потока на выходе для длина 12, 36, 60 м соответственно; (b) длина, необходимая для потока с температурой на выходе 73 °C? Учитывайте турбулентный характер потоков, шероховатость поверхности трубы и зависящие от температуры свойства материала. Рассмотрим полностью развитые потоки.

После настройки модели я решил задачу (а) с помощью параметрической развертки и задачу (б) с помощью одного из совершенно новых безградиентных методов оптимизации. Общее время моделирования для обеих задач составило менее 2 минут, и вы можете увидеть результаты на рисунках ниже.