Гидравлическое сопротивление пучка труб со встречной навивкой

Аннотация

Рассмотрен рабочий участок гидравлического стенда, моделирующий наиболее компактную поверхность теплообмена со спиральной встречной навивкой труб в пучке. Пучок сформирован из 75 труб, которые скомпонованы в канале прямоугольной формы в виде пяти и пятнадцати рядов в поперечном и продольном направлении к потоку. Угол наклона труб к горизонтальной плоскости составляет 8°30'. В сечении канала перед входом в трубный пучок отклонение значений локальной средней скорости от средней по сечению скорости потока не превышало ±10 %. В разработанной методике определения гидравлического сопротивления основными экспериментально полученными данными являлись измеренные значения статического давления на поверхности канала. Импульсные отверстия отборов статического давления размещались с шагом, равным продольному шагу труб в пучке. Экспериментально определено, что стабилизация течения достигается после седьмого ряда труб. Рассчитано гидравлическое сопротивление трубного пучка при поперечном обтекании в диапазоне чисел Рейнольдса (1,3--3,9) • 10⁴. Получена расчетная зависимость для определения гидравлического сопротивления рядов труб. Показано, что в параллельных рядах трубных пучков изменение параллельной навивки на встречную приводит к уменьшению на 12...23 % гидравлического сопротивления трубного пучка (меньшее значение соответствует числу Рейнольдса 1,3 • 10⁴, большее --- 3,9 • 10⁴)

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Столотнюк Я.Д. Гидравлическое сопротивление пучка труб со встречной навивкой. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2025, № 3 (154), c. 129--142. EDN: PYOWTS

Литература

[1] Robin M.G. Careful attention to detail was necessary in developing the Super-Phenix steam generators. Nucl. Eng. Intern., 1977, vol. 22, no. 257, pp. 34--43.

[2] Адамович Л.А., Гречко Г.И., Лапин Д.Б. и др. Автономная атомная станция с ядерным реактором моноблочного типа, предназначенная для электро- и теплоснабжения отдаленных и труднодоступных районов. М., НИКИЭТ, 1995.

[3] Адамович Л.А., Гречко Г.И., Гольцов Е.Н. и др. Атомная станция малой мощности "Унитерм". Атомная энергия, 2007, т. 103, № 1, с. 44--48. EDN: JVSOFR

[4] Sako K. Advanced marine reactor MRX. Nucl. Eng. Int., 1992, vol. 160, no. 222, pp. 44--48

[5] Cinotti L., Rizzo F.L. The inherently safe immersed system (ISIS) reactor. Nucl. Eng. Des., 1993, vol. 143, no. 2-3, pp. 295--300. DOI: https://doi.org/10.1016/0029-5493(93)90230-7

[6] Драгунов Ю.Г., Лемехов В.В., Смирнов В.С. и др. Технические решения и этапы разработки реакторной установки БРЕСТ-ОД-300. Атомная энергия, 2021, т. 130, № 3, с. 132--137. EDN: PQGFSJ

[7] Фролов К.В., Махутов Н.А., Каплунов С.М. и др. Динамика конструкций гидроаэроупругих систем. М., Наука, 2002.

[8] Lu R.Y., Karoutas Z., Krammen M., et al. Integrated grid to rod fretting wear approach-vitran reactor GTRF simulations. LWR Fuel Performance Meeting, TopFuel, 2013, pp. 1149--1151.

[9] Жукаускас А., Улинскас Р., Катинас В. Гидродинамика и вибрации обтекаемых пучков труб. Вильнюс, Москлас, 1984.

[10] Чжен П. Отрывные течения. Т. 1. М., Мир, 1972.

[11] Петровский В.С. Гидродинамические проблемы турбулентного шума. Л., Судостроение, 1966.

[12] Жукаускас А.А. Конвективный перенос в теплообменниках. М., Наука, 1982.

[13] Безносов А.В., Ярмонов М.В., Новожилова О.О. и др. Теплогидравлические характеристики потока тяжелого жидкометаллического теплоносителя при поперечном обтекании пучка труб применительно к РУ с ТЖМТ. Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева, 2013, № 5, с. 213--225. EDN: QJSDEH

[14] Беленький М.Я., Готовский М.А., Фокин Б.С. Экспериментальное исследование теплогидравлических характеристик поперечно-омываемых суперплотных шахматных пучков труб. Теплоэнергетика, 2000, № 10, с. 44--48.

[15] Бурков В.К., Константинов В.Ф. Исследование теплоаэродинамических характеристик поперечно-омываемых суперплотных шахматных пучков труб. Теплоэнергетика, 2003, № 5, с. 56--60. EDN: PVOFNB

[16] Калугин В.Т., Епихин А.С., Крапошин М.В. и др. Численное моделирование вихревого нестационарного течения вязкого газа и акустических характеристик на основе открытого кода в расчетах обтекания летательных аппаратов. Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2013, № 8. EDN: RMYBAF

[17] Крапошин М.В., Субгатуллин И.Н., Стрижак С.В. Расчет параметров обтекания и акустического шума тандема цилиндров. Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2013, № 9. EDN: RMYEOX

[18] Doolan C.J. Flow and noise simulation of the NASA tandem cylinder experiment using OpenFOAM. 15th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conf., 2009, paper 2009-3157. DOI: https://doi.org/10.2514/6.2009-3157

[19] Weinmann M., Sandberg R.D., Doolan C.J. Flow and noise predictions for a tandem cylinder configuration using novel hybrid RANS/LES approaches. 16th CEAS/AIAA Aeroacoustics Conf., 2010, paper 2010-3787. DOI: https://doi.org/10.2514/6.2010-3787

[20] Крюков И.А. Сопротивление суперплотных пучков труб. Физико-химическая кинетика газовой динамики, 2014, т. 15, № 6, с. 1--9. EDN: UAHFQL

[21] Анпилогов Р.А., Белугин В.А., Поздяев Д.Н. Расчетное исследование коэффициентов сопротивления при поперечном обтекании пучков труб с треугольной равносторонней расстановкой. Тр. 15-й Науч.-техн. конф. "Молодежь в науке". Саров, 2017, ВНИИЭФ, с. 41--45.

[22] Крапивцев В.Г., Гуров В.А. Экспериментальные исследования гидравлических характеристик дистанционирующих ячеистых решеток. Инженерный журнал: наука и инновации, 2015, № 6. DOI: http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2015-6-1410

[23] Калишевский Л.Л., Крапивцев В.Г., Шанин О.И. Исследование гидроднамических характеристик коаксиальных коллекторных систем. В кн.: Исследование процессов в энергетических установках. Вып. 4. М., МВТУ им. Н.Э. Баумана, 1979, с. 73--87.

[24] Грановская В.А., Сирая Т.Н. Методы обработки экспериментальных данных при измерениях. Л., Энергоатомиздат, 1990

[25] Солонин В.И., Столотнюк Я.Д. Случайные нагрузки на поверхность поперечно-омываемого пучка труб. Проблемы машиностроения и автоматизации, 2015, № 3, с. 104--109. EDN: UKQTVD