Численный расчет гидродинамики теплоносителей с учетом зависимости вязкости от температуры

Abstract

Статья посвящена исследованию гидродинамики теплоносителей в теплообменных аппаратах. Учитывая широкое применение этого устройства, повышение его тепловых и гидравлических характеристик стало столь важным для их проектировщиков. В работе проведен расчет нестационарных течений жидкостей по трубкам теплообменника. В качестве теплоносителей используются вода ("горячий" теплоноситель) и нефть ("холодный" теплоноситель), между которыми происходит теплообмен через твердую поверхность трубопровода, являющейся границей между теплоносителями. При расчете движения нефти учитывался тот факт, что динамическая вязкость очень сильно зависит от температуры и, в зависимости от температуры, числа Рейнольдса также меняются. И, как следствие, при течении по достаточно тонкому каналу меняется режим течения, а именно, проявляется переход от ламинарного режима течения в турбулентный, в то время как при аналитическом методе расчета для постоянной вязкости этот эффект не наблюдается. Для численного моделирования гидродинамики теплоносителей применялись осредненные по Рейнольдсу уравнения Навье-Стокса, замкнутые при помощи модели турбулентности. Верификация расчетов теплообменника проведена в программном пакете "Ansys Fluent".