Intensification Simulation of Heat Transfer Process of Bakery-Confectionery Oven Power Generator by Numerical Method
Рассмотрен вопрос интенсификации процесса теплоотдачи хлебопекарного теплообменного аппарата (ТА). ТА хлебопекарной печи имеет дополнительную конструктивную особенность – направляющий кожух. Предложено разместить на нём дефлекторы и направляющие пластины, которые изготовлены из нежаропрочных сталей, поскольку они напрямую не контактируют с продуктами горения, а лишь со вторичным теплоносителем. Дефлекторы – это небольшие пластины, установленные перпендикулярно стенке кожуха. Они позволяют образовывать локальные турбулентные завихрения теплоносителя, приводящие к увеличению теплоотдачи. Пластины направляют холодный теплоноситель на обтекание жаровой трубы камеры сгорания, дополнительно повышая его температуру. В результате численных моделирований установлены оптимальные зазоры между дефлекторами и трубками ТА, а также угол атаки направляющих пластин. Данная методика может быть применена к любым размерам трубок ТА, при соблюдении углов пластин и коэффициента шага между дефлектором и трубкой ТА. Установка на кожухе дефлекторов и пластин, как показывает моделирование, не приводит к существенному увеличению гидравлического сопротивления. Предложенные конструктивные доработки приводят к повышению значений теплоотдачи от 10 до 40%, в зависимости от скорости теплоносителя. Использование дефлекторов и направляющих пластин ведёт к повышению КПД ТА, снижению расхода топлива, более эффективному использованию выработанного тепла для выпечки хлебобулочных изделий. The issue of intensification of heat transfer process of bakery heat exchanger (HE) is considered. The baking oven HE has an additional structural feature – a guiding jacket. It is proposed to place deflectors and guide plates on it which are made of non-high-temperature steels, since they do not directly contact the combustion products, but only with the secondary coolant. Deflectors are small plates installed perpendicular to the wall of the casing. They allow the formation of local turbulent swirls of the coolant, leading to an increase in heat carrier. Plates direct cold heat carrier to flow around flame tube of combustion chamber, additionally increasing its temperature. As a result of numerical simulations, optimal gaps between deflectors and HE tubes are installed, as well as angle of attack of guide plates. This technique can be applied to any size of the HE tubes, in accordance with plate angles and pitch factor between the deflector and the HE tube. Installation of deflectors and plates on the casing, as the simulation shows, does not lead to a significant increase in flow friction. The proposed structural modifications lead to an increase in heat transfer values from 10 to 40%, depending on the coolant speed. The use of deflectors and guide plates leads to an increase in the coefficient of efficiency of HE, a decrease in fuel consumption, and a more efficient use of the generated heat for baking bakery products.