Расчет основных характеристик высокотемпературного трубчатого рекуператора при интенсификации теплообмена внутри труб

Abstract

Разработаны инженерная методика расчета высокотемпературного трубчатого рекуператора и компьютерная программа, позволяющая оптимизировать конструктивные и режимные характеристики теплообменника, в том числе при установке вторичных излучателей внутри труб. Проведен численный анализ конструкции при изменении компоновки рекуператора. Анализ энергетических и массогабаритных характеристик теплообменника показал преимущества конструкции со вставками внутри труб по сравнению с гладкотрубными рекуператорами. Установлено существенное увеличение температуры подогрева воздуха (около 100 °С) и соответственно понижение температуры стенок труб, что подтверждено ранее проведенными экспериментальными исследованиями и результатами CFD моделирования.

Розроблено інженерну методику розрахунку високотемпературного трубчастого рекуператора та комп’ютерну програму, що дозволяє оптимізувати конструктивні та режимні характеристики теплообмінника, у тому числі при встановленні вторинних випромінювачів у середині труб. Проведено чисельний аналіз конструкції при зміні компонування рекуператора. Аналіз енергетичних та масогабаритных характеристик теплообмінника показав переваги конструкції із вставками у середині труб у порівнянні з гладкотрубними рекуператорами. Встановлено суттєве збільшення температури підігріву повітря (близько 100 °С) та відповідне зниження температури стінок труб, що підтверджено раніше проведеними експериментальними дослідженнями та результатами CFD моделювання.

The engineering calculation technique and computer code allowing the optimization of design and operation characteristics of heat exchanger, has been developed for high temperature tube recuperator arranged with the secondary emitters within the tubes. The numerical analysis has been carried out by variation the assemblies of recuperator design. Analysis of energy and mass-boundary characteristics of the heat exchanger has showed the advantages of the design equipped with the inserts within the tubes in comparison with recuperators composed of smooth tubes. Considerable (of 100 °С order) increase of an air preheating temperature as well as of lowering the tube walls temperature has been determined, which proves an earlier experimental data and the CFD modeling results.