Математическая модель процесса теплоотдачи от жидкого теплоносителя, текущего по оребренному прямоугольными ребрами цилиндрическому трубопроводу

Д.Й. Эргашев; Ж.И. Хужаев; С.С. Ахмаджонов

doi:10.71310/pcam.3_73.2026.04

Авторы

Д.Й. Эргашев Алмалыкский государственный технический институт Автор
Ж.И. Хужаев Сингапурский институт развития менеджмента в Ташкенте Автор
С.С. Ахмаджонов Андижанский государственный технический институт Автор

DOI:

https://doi.org/10.71310/pcam.3_73.2026.04

Ключевые слова:

ребро, теплоотдача, квазиодномерная математическая модель, стационарная теплопроводность, граничные условия третьего рода, эффективность оребрения, аналог формулы Шухова

Аннотация

В работе построена квазиодномерная математическая модель стационарного про цесса теплоотдачи от тонкого прямоугольного ребра, установленного на цилиндрическом трубопроводе параллельно его образующей. В отличие от классических постановок, на обоих основаниях ребра заданы граничные условия третьего рода, учитывающие теплообмен с теплоносителем и окружающей средой, а также теплопередачу через боковые поверхности ребра. Получено аналитическое решение уравнения теплопроводности, описывающее распределение температуры по высоте ребра. Численно проанализировано влияние высоты и толщины ребра и теплофизических характеристик материала на температурное поле. Показано, что увеличение толщины ребра замедляет убывание температуры по высоте и увеличивает общее количество отводимого тепла. Предложены формула для эффективности оребрения и формула для путевого изменения температуры теплоносителя. Результаты подтверждают адекватность модели и применимы при оценке эффективности оребрения теплообменных поверхностей.

Библиографические ссылки

Исаев С.И., Кожинов И.А. и др. Теория тепломассообмена / Под ред. А.И. Леонтьева. – М.: Высшая школа, 1979. – 495 с.

Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. – М.: Энергия, 1957. – 420 с.

Андерсон Д., Таннехилл Дж., Плетчер Р. Вычислительная гидромеханика и теплообмен: В 2-х т. Пер. с англ.. – М.: Мир, 1990. – Т. 1. – 392 с.

Пасконов В.М., Полежаев В.И., Чудов Л.А. Численное моделирование процессов тепло- и массообмена. – М.: Наука, 1984. – 288 с.

Самарский А.А., Вабищевич П.Н. Вычислительная теплопередача. – М.: Едиториал УРСС, 2003. – 784 с.

Юдаев Б.Н. Теплопередача. Учебное пособие для втузов. – М.: Высшая школа, 1973. – 360 с.

Формалев В.Ф., Кузнецова Е.Л., Рабинский Л.Н. Взаимодействие импульсного источника тепловой энергии с анизотропным пространством, теплофизические характеристики которого зависят от температуры // Известия ТулГУ. Технические науки. – 2014. – Вып. 11. – Ч. 1. – С. 289–299.

Тихонов А.Н., Самарский А.А. Уравнения математической физики. – М.: Наука, 1977. – 736 с.

Цой П.В. Системные методы расчета краевых задач тепломассопереноса. – М.: Издательство МЭИ, 2005. – 568 с.

Mbroh N.A., Munyakazi J.B. A fitted operator finite difference method of lines for singularly perturbed parabolic convection–diffusion problems // Mathematics and Computers in Simulation. – 2019. – Vol. 165. – P. 156–171. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.matcom.2019.03.004

Миркин А.З., Усиньш В.В. Трубопроводные системы. – М.: Химия, 1991. – 256 с.

Басараб М.А. Численно-аналитический метод решения двумерных задач естественной конвекции в замкнутых полостях // Математическое моделирование и численные методы. – 2014. – №1. – С. 18–35.

Тихомиров К.В., Серегеенко Э.С. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция. – М.: Стройиздат, 1991. – 480 с.

Акбасов А.Р. Разработка интеллектуальной системы управления тепловыми сетями города: Дисс. док-ра PhD. – Алматы: КазНТУ им. К.И. Сатпаева, 2011. – 115 с.

Novitsky N.N., Alekseev A.V., et al. Multilevel modeling and optimization of large-scale pipeline systems operation // Energy. – 2019. – Vol. 184. – P. 151–164. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.energy.2018.02.070

Евдокимов А.Г., Тевяшев А.Д., Дубровский В.В. Моделирование и оптимизация потока распределения в инженерных сетях. – М.: Стройиздат, 1990. – С. 88–127.

Зверева Т.В., Челинцев С.Н., Яковлев Е.И. Моделирование трубопроводного транспорта нефтехимических производств. – М.: Химия, 1987. – С. 90–93.

Штеренлихт Д.В. Гидравлика: Учеб. пособие для ВУЗов. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 351 с.

Новоселов В.Ф., Гольянов А.И., Муфтахов Е.М. Типовые расчеты при проектировании и эксплуатации газопроводов. – М.: Недра, 1982. – 136 с.

Sadeghianjahromi A., Wang C.C. Heat transfer enhancement in fin-and-tube heat exchangers – A review on different mechanisms // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2021. – Vol. 137. – P. 110470. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2020.110470

Patil S., Karkhedkar R. Parametric CFD Analysis to study the Influence of Fin Geometry on the Performance of a Fin and Tube Heat Exchanger // Link‥oping Electronic Conference Proceedings. – 2018. – Vol. 142. – P. 19–26.

Kumar M. Numerical Investigation of Heat Transfer Enhancement and Pressure Drop of a Double Tube Heat Exchanger with Rectangular Fins in the Annulus Side // International Journal of Dynamics of Fluids. – 2018. – Vol. 13. – P. 145–155.

Volkov A.A., Petruchik A.I. Efficiency of Heat Transfer in Closed Cooling Tower // Heat Transfer Research. – 2025. – Vol. 56. – P. 45–56. doi: http://dx.doi.org/10.1615/HeatTransRes.2025

Nair A.S., Ashin K.S., Basil T.E., Arun K.R., Alex T. Numerical Investigation and Sizing of Different Geometries of Fin and Tube Air-Cooled Condensers // AIP Conference Proceedings. – 2024. – Vol. 3134. – Art. 130016.