Введение к работе
Актуальность диссертации. Актуальность проблемы обусловлена
фактом неуклонного роста цен на энергоносители, применяемые в
технологических процессах и энергетических службах предприятий жилищно-
коммунального хозяйства (ЖКХ) и бытового обслуживания населения (БОН).
Так как в настоящее время на предприятиях ЖКХ и БОН удельный вес
энергозатрат в себестоимости выпускаемой продукции и реализации услуг
составляет не менее 40%, то задачи эффективной эксплуатации
теплоиспользующего технологического оборудования занимают особое место.
К категории наиболее теплопотребляющих предприятий БОН относятся
предприятия химчистки, стирки и крашения белья и одежды. Развитие
рыночных отношений в России диктуют необходимость увеличения научно-
технических разработок по исследованию теплоиспользующих
технологических процессов, направленных на экономию энергоресурсов и
уменьшение стоимости изделия. Теплообменные аппараты входят в состав
любого энергетического оборудования. Поэтому крайне важно для
предприятий ЖКХ и БОН создание нового высокоэффективного
теплообменного аппарата с лучшими, чем у находящихся в эксплуатации техническими характеристиками.
Создание конкурентноспособного высокоэффективного рекуперативного теплообменного аппарата (ТА) во многом зависит от эффективности теплообмена.
В связи с этим актуальной является задача повышения эффективности теплообмена в ТА. В настоящее время в подавляющем большинстве эксплуатирующихся ТА используется трубчатые (гладкие) теплообменные поверхности. Реже - оребренныс теплообменные поверхности. Оребренный тракт обеспечивает интенсификацию теплообмена по сравнению с гладким каналом в 1.5...3 раза. Такой уровень интенсификации зачастую не обеспечивает удовлетворительной теплопередачи, так как в последнее время наблюдается тенденция уменьшения массы/тттабаритов ТА.
РОС. ЬациОи,.. „(,л
БИБЛИОТЕКА С Пет» 9
Возникает необходимость перехода к новым конструкциям и технологиям изготовления теплообменных трактов, обеспечивающих высокую интенсификацию теплообмена при низких потерях.
Один из перспективных и эффективных методов интенсификации теплообмена заключается в использовании трактов с компланарными каналами в теплообменных устройствах. Тракт с компланарными каналами сочетает в себе два метода интенсификации теплообмена: 1 - увеличение турбулентности за счет закрутки потока, 2 - увеличение поверхности теплоотдачи. Несмотря на актуальность проблемы число публикаций на эту тему мало.
Наиболее широкое использование теплообменный тракт с компланарными каналами получил в авиационной технике. В России первым предложил и начал исследовать теплообменный тракт с компланарными каналами В.М. Кудрявцев с коллегами. Внедрение в серийное производство охлаждаемых лопаток газотурбинных двигателей с компланарными каналами дало мощный толчок в развитии этого метода интенсификации теплообмена.
Но хотя применение тракта с компланарными каналами интенсифицирует теплообмен, наблюдается снижение эффективности теплообмена с уменьшением размеров каналов, что сдерживает применение этого метода во многих ТА. Снижение эффективности теплообмена наблюдается и при росте оребрения теплообменного тракта.
Целью работы является исследование нового метода интенсификации теплообмена с использованием принципа компланарного движения теплоносителя в рекуперативных теплообменных аппаратах, позврляющего повысить эффективность теплообмена. Достижение указанной цели осуществлялось путем решения следующих основных задач:
1. Разработка конструкций высокоэффективных компланарных трактов для рекуперативных теплообменных аппаратов.
2. Разработка метода расчета параметров теплообменного тракта с компланарными каналами.
3. Экспериментальное исследование гидравлического сопротивления и
теплообмена в компланарных каналах в зависимости от эквивалентного
гидравлического диаметра канала и при наличии турбулизаторов потока
теплоносителя.
4. Оптимизация параметров тракта с компланарными каналами.
Научная новизна работы состоит в следующем:
- разработан метод расчета параметров теплообменного тракта с
компланарными каналами для ТА;
впервые экспериментально исследовано влияние абсолютных геометрических размеров на гидравлическое сопротивление в компланарных каналах на переходном и турбулентном режимах течения;
впервые экспериментально исследовано влияние абсолютных геометрических размеров на теплообмен в компланарных каналах;
- впервые экспериментально исследовано вли яние турбулизаторов потока
теплоносителя на эффективность теплообмена в компланарных каналах.
Достоверность научных результатов:
- подтверждена соответствующим объемом теоретических и
экспериментальных исследований, проведенных с использованием
современного лабораторного оборудования и апробированных методов
обработки результатов исследований;
- удовлетворительным согласованием полученных экспериментальных
результатов с экспериментальными данными других исследователей.
Практическая ценность и реализация работы. Полученные результаты позволяют прогнозировать и определять оптимальные параметры теплообменного тракта с компланарными каналами. Разработаны конструкторские решения ТА с компланарными каналами. Экспериментально обоснована возможность создания высокоэффективного малоперепадного теплообменного тракта с компланарными каналами. Применение тракта с компланарными каналами в ТА уменьшает его массу за счет высокой эффективности теплообмена.
Результаты работы и пакеты прикладных программ используются на предприятии НПП "Гиперон" в НИР и ОКР. Результаты работы внедрены в учебный процесс кафедры "Безопасность производств" МГУС и МГТУ им. Н.Э. Баумана.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались в МГУС (кафедра "Безопасность производств"), на IX, Х-й международных научно-практических конференциях «Наука - сервису» 2 004, 2005гг.; на INTERNATIONAL SEMINAR INDUSTRY &. ECOLOGY. Indonesia. - 2004; на международной научной конференции "XXXI Гагаринские чтения" Москва.-2005г.; на 2-й научно- практической конференции "Инновационные процессы в регионах России". Волгоград.-2005г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка литературы (76 наименований), содержит 110 страниц, 2 таблицы и 19 рисунков.
