Аннотация

Экспериментальное исследование теплоаэродинамических характеристик пучков из труб с подогнутыми алюминиевыми спиральными ребрами в поперечном потоке воздуха обусловлено актуальной задачей повышения эксплуатационной надежности и тепловой эффективности аппаратов воздушного охлаждения (АВО), в частности теплообменных секций, как доминирующего элемента любого аппарата. Это предопределило выбор типоразмера и конструктивного исполнения поверхности теплообмена, компоновочных параметров пучка, интервала скорости воздуха. В пучках современных АВО для достижения высокой тепловой эффективности применяют биметаллические ребристые трубы (БРТ) с максимально достигнутым коэффициентом оребрения φ ≈ 20−21 при серийном производстве, расположенных в вершинах равностороннего треугольника с шагом S1 = S2′ = 63−64 мм для наружного диаметра ребра d = 56−57 мм.

Однако в эксплуатации находится значительное количество АВО, теплообменные секции которых состоят из БРТ с φ ≈ 9,4 и 15,2, собранных в пучках с S1 = S2′ = 52 и 58 мм. При модернизации этих пучков с целью повышения аппаратной мощности таких АВО целесообразны трубы с параллельной подгибкой ребер, что позволяет реализовать указанные значения шага трубами с φ ≈ 21. Подгибка изменяет гидродинамику потока воздуха в межреберных каналах, интенсифицируется теплоотдача при умеренном росте аэродинамического сопротивления, но наиболее существенным свойством является рост компактности пучка до 22%.

Подгибка ребер вдоль образующей трубы «на квадрат в плане» позволяет ощутимо уменьшить теплоотдачу пучка, так как образовавшиеся близкие к полной замкнутости межреберные каналы очень слабо вентилируются с удалением из них нагретого воздуха, отводимого теплом от охлаждаемого продукта. Количество отводимого тепла уменьшается, что предотвращает его переохлаждение с возможностью замерзания в трубах, что недопустимо. Труба превращается в термоизолятор. Применение подобных конструкций БРТ возможно в первом, втором рядах пучка по ходу охлаждающего воздуха. При этом увеличивается эксплуатационная надежность, исключается предварительный подогрев воздуха на входе в секции, упрощаются конструкция и управление тепловым режимом АВО.

Для подгибки наилучшим типом являются БРТ с навитыми спиральными алюминиевыми ребрами по технологии ЭНИКмаш. Подгибка накатных алюминиевых ребер из-за большей их жесткости усложняется технологически.

В связи с изложенным проведены исследования шестирядных шахматных пучков из БРТ с алюминиевыми KLM-ребрами с разновысокими прямыми, параллельно подогнутыми и подогнутыми «на квадрат». Приведены уравнения для расчетов средней теплоотдачи и сопротивления пучков, а также теплоотдачи каждого поперечного ряда в диапазоне числа Re = (3−25) ⋅ 103.