Abstract:
Подогрев нефти и нефтепродуктов широко применяется для уменьшения энергопотерь при
транспортировке. Течение в межтрубном пространстве теплообменника имеет сложный характер и зависит от
многих факторов. Использование тонких трубок в теплообменных аппаратах геликоидного типа приводит к
необходимости учета перехода режима течения от ламинарного к турбулентному. Традиционно используемые
в численных расчетах полуэмпирические модели турбулентности не учитывают ламинарно-турбулентный
переход. Разработан подход к определению эффективной длины теплообменного аппарата и температуры
холодного теплоносителя на его выходе в случае сильной зависимости вязкости нефти от температуры с учетом
возможности ламинарно-турбулентного перехода. В качестве нагреваемого теплоносителя рассмотрена нефть,
а нагревающего компонента — вода. Метод. Новизна разработанного подхода заключается в применении
модели турбулентности, учитывающей ламинарно-турбулентный переход, к расчету теплообменных аппаратов
геликоидного типа. Для численного моделирования применены осредненные по Рейнольдсу уравнения Навье–
Стокса, замкнутые при помощи модели турбулентности γ–Reθt
, учитывающей ламинарно-турбулентный переход.
Основные результаты. Выполнено сравнение результатов численных расчетов с данными, полученными на
основе метода среднелогарифмической разницы температур при постоянной и переменной вязкостях. В случае
переменной вязкости нефти обнаружен переход ламинарного режима течения в турбулентный, который оказывает
существенное влияние на эффективную длину теплообменного аппарата. Обсуждение. Результаты численных
расчетов могут быть полезны при проектировании теплообменных аппаратов геликоидного типа.
