No abstract

АНОТАЦИЯ A. BARANYUK, V. ROGACHOV, A. TEREKH, A. RUDENKO NUMERICAL SIMULATION OF THE CONVECTIVE HEAT EXCHANGE AND AERODYNAMICS OF THE SURFACES WITH THE LAMELLAR-SPLIT RIBBING ABSTRACT Providing optimal modes for the cooling of the elements of radio-electronic equipment (REE), personal computers (PC) and other heat-stressed elements of electronic equipment is a vital problem the solution of which will provide their reliable functioning. Different methods are used for the solution of this problem, but the method of forced air cooling still remains to be the simplest, cheapest and easy-to-use. To increase the air cooling efficiency of the elements of REE and PC we use at the present time extended heat removal surfaces in the form of a flat base with plate ribs and needle-pin ribs fixed to it that increasingly fail to meet the requirements of a maximum heat removal and temperature drop on the heatstrained element. Therefore, the researchers and the designers have to solve an important problem to increase the thermal efficiency of heat exchange of such small-size surfaces. This scientific paper describes the method of the intensification of heat emission due to the partial splitting of lamellar ribs along their height. This would allow us to create conditions for the

Представлены результаты численного исследования теплообмена и гидравлического сопротивления в каналах пластинчатого теплообменника разборного типа. Численное исследование выполнено методами CFD-моделирования. Проведена верификация результатов моделирования с расчетными данными, полученными по известным инженерным методикам расчета теплогидравлических характеристик пластинчатых теплообменных аппаратов. Результаты исследования могут быть использованы для оценки интенсификации теплообмена и анализа течения с целью повышения эффективности пластинчатого теплообменника. Ключевые слова: пластинчатый теплообменник, численное исследование, теплообмен, течение, моделирование. В. А. РОГАЧОВ, О. В. БАРАНЮК, А. Ю. РАЧИНСЬКИЙ ЧИСЛОВЕ МОДЕЛЮВАННЯ ТЕПЛОГІДРАВЛІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПЛАСТИНЧАСТОГО ТЕПЛООБМІННОГО АПАРАТА Представлені результати чисельного дослідження теплообміну і гідравлічного опору в каналах пластинчастого теплообмінника розбірного типу. Чисельне дослідження виконано методами CFD-моделювання. Проведена верифікація результатів моделювання з розрахунковими даними, отриманими за відомим інженерним методикам розрахунку теплогідравлічних характеристик пластинчатих теплообмінних апаратів. Результати дослідження можуть бути використані для оцінки інтенсифікації теплообміну і аналізу перебігу з метою підвищення ефективності пластинчастого теплообмінника. Ключові слова: пластинчастий теплообмінник, чисельне дослідження, теплообмін, протягом, моделювання. V. ROGACHOV, A. BARANYUK, A. RACHYNSKYI NUMERICAL SIMULATION OF HEAT HYDRAULIC CHARACTERISTICS OF THE PLATE-TYPE HEAT-EXCHANGER It is known that today the cooling system of efficient air compressors that allows us to cool both heated compressor parts and the produced compressed air releases the heat to the environment. This heat can be used for common good, for example for the domestic water heating. Available cooling systems can conventionally be divided into the two types, in particular the air cooling system and the water cooling system. In the case of water cooling system it is possible to use the plate-type heat exchanger. It is known that plate-type heat exchangers are very compact and have a low hydraulic resistance at simultaneously high heat-exchange intensity. Today, we have an ample amount of developed analytical methods used for the computation of heat exchange and hydrodynamics in the channels of plate-type heat exchangers and the thermal state of such heat exchangers; however we are lacking of the research done using the tools of CFD-simulation. The authors made an attempt to determine the heat load and the hydraulic resistance of the plate-type heat exchanger of a sectional type using the developed methods of CFD-simulation in the software environment of ANSYS-Fluent system. The simulation data were verified and compared with the computation data obtained using a known engineering technique used for the computation of the heat-hydraulic characteristics of plate-type heat exchangers. The research data can be used for the heat-exchange intensification assessmen...

Засобами CFD-моделювання досліджений конвективний теплообмін та аеродинамічний опір шахових пучків гвинтоподібних труб з рівнорозвиненою поверхнею в діапазоні зміни чисел Рейнольдса від 9,5•10 3 до 45•10 3. Вивчені моделі пучків з відношеннями кроків між трубами s 1 /s 2 = 0,46, 0,92 і 1,83. Пучки формувались з трьох досліджених типів однозахідних гвинтоподібних труб, які відрізнялися кроком гвинтової лінії-t = 8, 12 i 20 мм. Зовнішній діаметр D = 16 мм, глибина виступів-впадин h = 2,5 мм і загальна довжина l = 428 мм досліджених труб не змінювались. Запропоновані залежності для розрахунку конвективних коефіцієнтів тепловіддачі і аеродинамічного опору шахових пучків гвинтоподібних труб. Приведений теплоаеродинамічний розрахунок повітронагрівачарегенератора. Ключові слова: гвинтоподібна труба, шаховий пучок, теплообмін, аеродинамічний опір, узагальнююча залежність. В. А. РОГАЧОВ, А. М. ТЕРЕХ, А. В. БАРАНЮК CFD-МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОГИДРАВЛИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПЛАСТИНЧАТОГО ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА Средствами CFD-моделирования исследованы конвективный теплообмен и аэродинамическое сопротивление шахматных пучков винтообразных труб с равноразвитой поверхностью в диапазоне изменения чисел Рейнольдса от 9,5•10 3 до 45•10 3. Изучены модели пучков с соотношением шагов между трубами s 1 /s 2 = 0,46, 0,92 і 1,83. Пучки формировались из трех исследованных типов однозаходных винтообразных труб, которые отличались шагом винтовой линии-t = 8, 12 i 20 мм. Внешний диаметр D = 16 мм, глубина выступов-впадин h = 2,5 мм и общая длина l = 428 мм исследованных труб не изменялась. Предложены зависимости для расчета конвективных коэффициентов теплооодачи и аэродинамического сопротивления шахматных пучков винтообразных труб. Приведен результат теплоаэродинамического расчета воздухонагревателя-регенератора. Ключевые слова: винтообразная труба, шахматный пучёк, теплообмен, аэродинамическое сопротивление, обобщающая зависимость. V. ROGACHOV, A. TEREKH, A. BARANYUK CFD-SIMULATION OF HEAT AERODYNAMIC CHARACTERISTICS OF THE SURFACE OF HELICAL TUBES Using CFD-simulation tools we studied the convection heat exchange and the aerodynamic characteristics of the staggered bundles of helical tubes with the isotomous surface exposed to the external air flow stream in the range of Reynolds numbers of 9,5•10 3 to 45•10 3. Bundle models with the relation of pitches between the tubes of s 1 /s 2 = 0.46, 0.92 and 1.83 have been studied. The bundles were formed of three studied types of single-thread helical tubes with the helical line pitch of t = 8, 12 and 20 mm. The outer tube diameter of D = 16 mm, the projectioncavity depth of h = 2,5 mm and the total length of l = 428 mm of test tubes were unvaried. CFD-simulation of the stream and heat exchange is based on the construction of the geometric model of calculated area and its discretization according to the conception of influence of the network parameters of finite elements on the stability and convergence of the solution and the specification of boundary conditions. The calculated area is covered with th...

In the article a comparative analysis of the thermal aerodynamic efficiency of small-sized heat-exchange surfaces (radiators) with different types of fins under conditions of forced convection is carried out. In this article are descried surfaces with plate finning, plate-split finning, needle-pin finning and mesh-wire. The compared surfaces have approximately the same overall dimensions, the fins are placed on a flat basis with a size of 70x70 mm, and the height of the fins is 35 mm. The dissipated thermal power and cooling flow velocity vary, respectively, from 20 to 80 W and from 1,5 to 10 m/s, and the aerodynamic drag change from 5 to 75 Pa. Surfaces with plate and plate-cut fins with step between fins 6,9 mm; 5,0 mm; 2,5 mm, fin thickness 1,4 mm; 0,55mm, cutting depth of the fin 14 mm; 21 mm; 28mm and the angles of rotation of the sections of edges to the incoming stream 30° and 45° were investigated. The following performance criteria are used: surface overheating temperature relative to the ambient temperature and complex parameter αпр·Y, which takes into account the geometric and thermo physical characteristics of the surfaces. Comparative analysis showed that incomplete cutting of the plate fins and rotation of their parts at a certain angle to the cooling flow leads to an increase in thermodynamic efficiency. The highest thermal efficiency among the plate-cut surfaces is the surface with relative cutting depth hc/h = 0,6, without rotation of the sections of edges (j = 0 °), the step between the edges s = 2,5 mm and the thickness of the edges δ = 0,55 mm. Its efficiency is (20 - 35) % higher than that of a smooth-finned surface with parameters hc/h = 0; j= 0, s = 2,5 mm, δ = 0,55 mm. Compared to plate-cut surfaces having other finning parameters, their efficiency is on average higher by (50 - 65) %. The needle-surface surface is slightly higher than the plate-fined surface with s = 6,9 mm, δ = 1,4 mm and s = 5,0 mm, δ = 0,55 mm, however, lower by (15 - 25) % plate- cutting surfaces having an intercostal step of 6,9 mm and 5,0 mm, fin thicknesses of 1,4 mm and 0,55 mm, angles of rotation 30°, 45° and depth of cut 14 mm; 21 mm; 28 mm. The worst results in thermodynamic efficiency showed a mesh surface.