Моделирование процессов тепломассообмена в рекуператоре типа «труба в трубе»

Abstract

Рассмотрены рекуператоры, включающие теплообменники различных типов. Показана перспективность использования теплообменников типа «труба в трубе» для утилизации тепловых выбросов, содержащих значительные количества влаги и газовых выделений, например, аммиака, что характерно для животноводческих комплексов. При контакте теплоносителей с разными температурами на стенках теплообменника происходит конденсация паров влаги и растворение в ней газообразного аммиака. Удаляемый воздух подается во внутреннюю трубу, конденсат в виде аммиачной воды удаляется в нижней части установки, а охлажденный и очищенный воздух выбрасывается через верхний патрубок в атмосферу. На основании теории подобия разработана модельная установка. С помощью программного комплекса SolidWorks Flow Simulation проведено исследование влияния гидродинамических и теплофизических свойств теплоносителей на тепломассообменные процессы. Температуры холодного теплоносителя составляли от -5 до -23 °С, (наружного воздуха), температура теплового теплоносителя (удаляемого воздуха) составляет +25 °С. Установлено, что для исключения обмерзания внутренней поверхности теплообменника температура подаваемого в наружный трубопровод воздуха должна быть выше –10 °С. Для повышения коэффициента теплопередачи подачу теплоносителей целесообразно осуществлять тангенциально. При этом скорости теплоносителей в приточном и вытяжном присоединительных патрубках установки желательно поддерживать одинаковыми. Для повышения энергоэффективности установки рекомендуется разработка и совершенствование способов турбулизации потоков теплоносителей.