Derivation of the Criterion Heat Transfer Equation for the Bakery Oven Heat Generator by Numerical Three-Dimensional Modeling

Рассмотрены вопросы передачи тепла в хлебопекарной печи от теплогенератора к вторичному холодному теплоносителю – воздуху, особенностью которого является высокая влажность. Передача тепла от теплогенератора к вторичному теплоносителю – сложный процесс. Несмотря на то, что по этой тематике написано много работ и проведено множество исследований, вопрос остаётся до сих пор не полностью изученным. Критериального уравнения, с помощью которого можно было бы определить числа Нуссельта для условий теплоотдачи к влажному теплоносителю, проходящему через шахматный пучок теплообменника, в источниках не представлено. С помощью трёхмерного численного моделирования воспроизведена виртуальная работа теплогенератора, в результате по полученным данным было выведено новое критериальное уравнение и получены коэффициенты теплоотдачи (α), позволяющие в конструктивном методе расчёта теплообменных аппаратов определить площадь теплоотдачи для условий влагосодержания в теплоносителе в интервале d = 0,1…0,6 кг влаги на 1 кг воздуха (в хлебопекарной печи другие условия влагосодержания не используются). Предлагаемое уравнение существенно повышает точность расчёта площади теплоотдачи самого теплогенератора, поскольку учитывает влияние влажности на процесс теплоотдачи. The issues of heat transfer in the bakery oven from the heat generator to the secondary cold heat-conducting medium, the peculiarity of which is high humidity are considered. Heat transfer from the heat generator to the secondary heat-conducting medium is a complex process. Despite the fact that many works have been written on this topic and many researches have been carried out, the question remains still not completely understood. The sources do not provide a criterion equation by which the Nusselt numbers can be determined for the heat transfer conditions to the humid coolant passing through the staggered bundle of the heat exchanger. Using three-dimensional numerical modeling the virtual operation of the heat generator was reproduced, as a result according to the obtained data a new criterion equation was derived and heat transfer coefficients (α) were obtained allowing in the constructive method of calculating heat exchangers to determine the heat transfer area for moisture content conditions in the heat carrier in the range d = 0.1...0.6 kg of moisture per 1 kg of air (other moisture content conditions are not used in the bakery oven). The proposed equation significantly increases the accuracy of calculating the heat dissipation area of ​ ​ the heat generator itself since it takes into account the influence of humidity on the heat transfer process.