Тепломасообмін при конденсації водяної пари з продуктів згорання на поверхні профільованих оребрених труб.

Повномасштабне освоєння в Україні величезного потенціалу енергозбереження за
рахунок утилізації теплоти викидних газів промислових енергетичних і технологічних установок, що використовують вуглеводневі палива, неможливе без глибокого охолодження цих газів в конденсаційних теплоутилізаторах.
Сутність розробки полягає у застосуванні в конденсаційних теплоутилізаторах в
якості теплообмінних поверхонь оребрені плоскоовальні труби, які характеризуються істотно меншим аеродинамічним опором та скороченною кормовою зоною накопичення плівки конденсату. Крім того, наявність системи ефективних прямокутних ребер, приварених до плоскоовальної труби, порівняно зі звичайними круглими ребрами, призводить до підвищення ефективності оребрення та збільшує площу поверхні контакту фаз при омиванні її парогазовою сумішшю в умовах глибокої утилізації.
Для ребристих плоскоовальних поверхонь, що працюють в умовах конденсації пари
з парогазової суміші, відсутні розрахункові співвідношення, які можуть бути покладені в основу розробки сучасних методів теплоаеродинамічних розрахунків та оптимізації конструкції поверхневих конденсаційних утилізаторів на основі високорозвинених поверхонь з низьким аеродинамічним опором.
В межах виконаної науково-дослідної роботи виготовлені експериментальні макети зі сталевих плоскоовальних труб з неповним поперечним оребренням в діапазонах таких геометричних характеристик: поперечний та поздовжній розміри плоскоовальної труби, відповідно d1 =15 мм та d2 = (30–42) мм; розміри ребер: висота h = (20-25) мм, довжина l=(45-50) мм, товщина δ =(0,8-1,0) мм, крок між ребрами t = (3,5-4,0) мм.
Дослідження тепломасообміну та аеродинамічного опору поверхонь з оребрених
плоскоовальних труб в умовах конденсації водяної пари з продуктів згорання проведені при широкому варіюванні їх геометричних характеристик та швидкостей потоку.
Визначено вплив на тепломасообмін та опір геометричних характеристик поверхонь та режимних факторів. Визначений кількісний зв'язок та вплив концентрації водяної пари на інтенсивність теплообміну, встановлений оптимальниий діапазон теплових та аеродинамічних характеристик оребрених поверхонь, що працюють в умовах крапельно-плівкової конденсації водяної пари на поверхні, розкритий механізм інтенсифікації теплообміну та характеру гідродинаміки потоку парогазової суміші при взаємодії його з
високорозвиненою оребреною поверхнею. На базі проведених комплексних досліджень запропоновані нові узагальнюючі залежності для розрахунку тепломасообмину та аеродинамічного опору оребрених поверхонь з плоскоовальних труб, що розширює клас задач, присвячених конденсації водяної пари з продуктів згорання на теплообмінній поверхні, а їх результати є основою для розвитку сучасних методів розрахунків поверхневих конденсаційних апаратів.
За результатами експериментальних досліджень вперше отримані інженерні методи
теплового та аеродинамічного розрахунків поверхонь з оребрених плоскоовальних труб, які дозволяють розробляти нові типи конденсаційних поверхневих теплоутилізаторів на новій елементній базі в діапазоні змін швидкості потоку від 2 м/с до 20 м/с, температури потоку парогазової суміші (60-130)0С, температури поверхні труби (20-80) 0С та концентрації водяних парів в потоці теплоносія (7-200) г/кг. Розроблені технічні, конструктивні та схемні рішення зі створення поверхневого конденсаційного теплоутилізатора зі зменшеними матеріальними та експлуатаційними витратами.
Результати теплоаеродинамічних розрахунків показали, що у конденсаційного
теплоутилізатора, виконаного з оребрених плоскоовальних труб, масогабаритні
характеристики на (20-25%) менші ніж у теплоутилізатора з оребрених біметалевих труб круглої форми при однаковій тепловій потужності апаратів.