Расчет теплообмена при турбулентном течении углеводородов сверхкритических параметров состояния

В работе рассматривается теплообмен при сверхкритических давлениях н-гептана в различных положениях трубы. Приведены сравнения данных, полученных в опытах с расчетными. Выявлено, что несколько значительные расхождения между экспериментальными и расчетными значениями критерия Нуссельта наблюдаются в области вторично улучшенного режима теплоотдачи, где с незначительным увеличением плотности теплового потока в результате влияния совокупных действий различных факторов происходит снижение температуры стенки порядка 150 °С и более. При этом расчетные значения критерия Нуссельта в ряде случаев получаются примерно на 25% меньше, чем экспериментальные.

В результате анализа экспериментальных данных установлено, что независимо от направления течения жидкости и положения трубы в условиях tc ≈ tm и tc ˃ tm, температура охлаждаемой поверхности по длине трубы распределяется нелинейно – в средней части ее x/d ≈ 60 наблюдаются резко выраженные максимумы температуры стенки.

1. . Петухов Б. С. Теплообмен в однородной среде при околокритических параметрах состояния // ТВТ-1968. – № 4, т. 6, с. 732-745.

2. . Исаев Г. И. Экспериментальное исследование теплоотдачи при течении жидкости толуола и бензола в трубе при сверхкритическом давлении: дис. …канд. тех. наук. – Баку, 1975. – С. 110.

3. . Мамедов Р. С. Теплообмен при турбулентном режиме течения n-гексана и этилбензола в трубе при сверхкритических давлениях: дис. …канд. тех. наук. – Баку, 1986. – С. 122.

4. . Мамедов Ф. Х. Теплоотдача при вынужденном движении толуола и n-гексана в горизонтальной трубе при сверхкритических давлениях: дисс. …канд. тех. наук. –Баку, 1988. – С. 109.

5. . Mamedov Sh. G. and etc. Recovery of High-potential heat in the steel industry for the production of hydrogen and carbon on hydrocarbon cracking plants of the petrochemical industry // Alternative Energy and Ecology (ISJAEE), 2000-2023.

6. . Mamedov Sh. G.and etc. Productions оf hydrogen and carbon in the petrochemical industry by cracking of hydrocarbons in the process of heat utilization in steel production // International Journal of Hydrogen Energy, Volume 48, Issue 40, 8 May 2023, Pages 14954-14963.

7. . Mamedov Sh. G. and etc. Study of the heat transfer of hydrogen and marginal hydrocarbons at supercritikal pressures // ISJAEE-IJHE#083-184-001, Q1-Scopus, (Q1/Q2)-Web of Science, 2023. 8. Мамедов Ш. Г. и др. Изменение температуры стенки горизонтальных и наклонных труб в зависимости от плотности теплового потока при турбулентном течении n-гептана и сверхкритических давлениях // Научный журнал изд. «Проблемы науки», № 5 (28) 2018, с.23-27.

8. . Мамедов Ш. Г. и др. Теплообмен при вынужденном движении и сверхкритическом давлении // За технический прогресс. – 1980. – №5, с. 31-34.

9. . Мамедов Ш. Г. и др. Экспериментальное исследование теплоотдачи n-гептана в горизонтальной трубе при сверхкритическом давлении // Энергетика-1981. №2 – C. 95-97 Известия высших учебных заведений.

10. . Мамедов Ш.Г. Об улучшенных режимах теплообмена // Сборник научных трудов. Баку-1983. С.16-22.

11. . Мамедов Ш.Г. и др. Теплоотдача к n-гептану в горизонтальных трубах // Тематический сборник «Водоподготовка и водяной режим ТЭС». – Баку. – 1984. – С. 76-79.

12. . Мамедов Ш. Г. и др. Исследование теплоотдачи n-гептана в горизонтальных трубах при различных сверхкритических давлениях // Нефть и газ. Изв. Вузов. – 1985. – № 7, с. 68-70.

13. . Мамедов Ш. Г. и др. Теплоотдача n-гептана при турбулентном течении и сверхкритических давлениях // Нефть и газ. Изв. Вузов. – 1985. – № 6, с. 53-57.

14. . Мамедов Ш. Г. и др. Конвективный теплообмен при вынужденном и свободном движении предельных и ароматических углеводородов при сверхкритических давлениях // Тезисы докладов Международного форума по тепло- и массообмену. – Минск: 1988. – Ч. 2. – С. 58-60.

15. . Мамедов Ш. Г. и др. Температурный режим стенок труб при сверхкритических давлениях органических теплоносителей // Тезисы докладов Всесоюзного семинара «Тепломассообмен и гидродинамика тонких струй вязкой жидкости». – Днепропетровск: 1989. – С. 84.

16. . Келбалиев Р. Ф. Теплоотдача при кипении жидкости в области давлений, близких к критическому // Теплоэнергетика. – № 3, 39-42 (2002).

17. . Рзаев М. А. Теплоотдача в парогенерирующих трубах при сверхкритических давлениях ароматических углеводородов. Дис. канд. техн. наук. – Баку. 167 (1992).

18. . Рзаев M. A., Келбалиев Р. Ф., Байрамов Н. М. и др. Методы определения ухудшения теплообмена при турбулентном течении и сверхкритических давлениях жидкости / Труды XIV Школы-семинара молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН. А. И. Леонтьева. – Рыбинск: Россия. – Т. 1, 109-112 (2003).

19. . Келбалиев Р. Ф. Теплоотдача при кипении жидкости в области давлений, близких к критическому // Теплоэнергетика. – 2002. – № 3. – С. 39.

20. . Келбалиев Р. Ф., Искендеров М. З. Исследование некоторых особенностей кризиса теплоотдачи при кипении недогретых углеводородов в области давлений, близких к критическому // Теплофизика высоких температур, 2005. – Т. 43. – № 3. – С. 45

21. . Келбалиев Р. Ф. Температурный режим парогенерирующих труб при околокритических давлениях вещества: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. – Баку, 1998. – 24 с.

22. . Келбалиев Р. Ф. Ухудшение теплообмена при сверхкритических давлениях вещества // ИФЖ. – 2001. – Т. 74. – № 2 . – С. 115-118.

23. . Шицман М. Е. Особенности температурного режима в трубах при сверхкритических давлениях // Теплоэнергетика. – 1968. – 5. – С. 57-61.

24. . Петухов Б. С., Генин Л. Г., Ковалев С. А. Теплообмен в ядерных энергетических установках. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – С. 470.

25. . Курганов В. А. Теплообмен и сопротивление в трубах при сверхкритических давлениях теплоносителя // Теплоэнергетика. – 1998. – № 3. – С. 2-10. – № 4. – С. 35-44.

26. . Келбалиев Р. Ф. Исследование улучшенного режима теплоотдачи при сверхкритических давлениях жидкости // Проблемы энергетики. – 2001. – № 2. – С. 61-66.

27. . Ковалев С. Л., Леонтьев А. И. Достижения российских ученых в области исследования теплообмена при кипении // ТВТ. – 1999. – Т. 37. – № 6. – С. 989.

28. . Бобков В. П., Виноградов В. Н., Гренфельд Д. и др. Скелетная таблица версии 1995 г. для расчета критического теплового потока в трубах // Теплоэнергетика. – 1997. – № 10. – С. 43.

29. . Дорощук В. Е. Кризисы теплообмена при кипении воды в трубах. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 120 с.

30. . Тонг Л. Кризис кипения и критический тепловой поток. – М.: Атомиздат, 1976. – 99 с.

31. . Петухов Б. С., Бенин Л. К., Ковалев С. А. Теплообмен в ядерных энергетических установках. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 312 с.

32. . Кутателадзе С. С. Основы теории теплообмена. – М.: Атомиздат, 1979. – 456 с.

33. . Кириллов П. Л. Расчет критических тепловых нагрузок при кипении в трубах воды, недогретой до температуры насыщения (равномерное распределение тепловой нагрузки). В кн.: Кризис теплообмена при кипении в каналах. – Обнинск: ФЭН, 1974. – С. 15.

34. . Келбалиев Р. Ф. Теплоотдача при кипении жидкости в области давлений, близких к критическому // Теплоэнергетика. – 2002. – № 3. – С. 39.

35. . Кутепов A. M., Стерман Л. С., Стюшин Н. Г. Гидродинамика и теплообмен при парообразовании. – М.: Высш. школа, 1986. – 448 с.

36. . Лабунцов Д. А., Ягов В. В. Механика двухфазных систем. – М.: Изд-во МЭИ, 2000. – 374 с.

37. . Дедов А. В., Варавва А. Н., Комов А. Т., Ягов В. В. Особенности теплообмена в недогретом закрученном потоке // Тр. III Рос. нац. конф. по теплообмену. – Т. 4. – М.: Изд-во МЭИ, 2002. – С. 76.

38. . Глазков В. В., Жилин В. Т., Зейгарник Ю. А. Экспериментальное исследование смены режимов кипения на сильно перегретой полусфере, погруженной в недогретую жидкость // Тр. III Рос. нац. конф. по теплообмену. – Т. 4. – М.: Изд-во МЭИ, 2002. – С. 72.

39. . Глазков В. В., Жилин В. Т., Зейгарник Ю. А. и др. Взрывной режим развития неустойчивости, приводящий к разрушению паровой пленки на твердой нагретой полусферической поверхности // Докл. РАН. – 2001. – Т. 376. – № 3. – С. 328.

40. . Мамедов Ш. Г., Насиров Ш. Н., Рзаев М. А., Нейметов С. Р., Вердиев Н. М. Исследование теплоотдачи при движении предельных углеводородов (n-гептан) в трубе при сверхкритических давлениях // Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE), 09(426) 2024, стр. 32-52.