Введение к работе
Актуальность темы. В современных условиях развития общества очень быстро изменя-[ конъюнктура рынка. В связи с этим производители различного оборудования (в частности теп-5менных аппаратов) поставлены в сложные условия. Для «выживания» и успешного развития они кны быть способны быстро реагировать на любые изменения спроса и выпускать продукцию, ;имально удовлетворяющую любым требованиям заказчика.
Теплообменные аппараты (ТА) и устройства применяются, как на транспорте, так и во многих их отраслях промышленности. Каждая сфера применения теплообменного оборудования накла-іет на его конструкцию определенные ограничения и предопределяет состав исходных данных проектирования.
Проектирование ТА представляет собой сложный, трудоемкий и затратный процесс. Даже
гному конструктору необходимо рассмотреть не менее 5-6 вариантов конструкции ТА, прежде
удастся отыскать приемлемые соотношения тех величин, которыми он задается: размер труб,
их расположения в трубной решетке, скорости теплоносителей и т.д. Различные комбинации
величин приводят к существенно неравнозначным результатам расчета.
Средством совершенствования процесса проектирования теплообменника и единственным м, позволяющим автоматизировать выбор проектного варианта, является применение оптимизи-щих расчетов. При этом окончательный выбор осуществляется на основании значения некоторо-ритерия оптимальности, выражающего все достоинства аппарата. В качестве такого критерия в тейшем случае могут применяться самые разнообразные характеристики ТА, например, его мость, габаритные размеры или показатель теплогидравлической эффективности. При этом даже іе совершенные, в том числе комплексные критерии оптимальности зачастую игнорируют мно-іажньїе показатели качества аппарата и тем более не учитывают представления заказчика о том, й ТА ему нужен. Таким образом, возникает необходимость оптимизации ТА по нескольким кри-ям.
Изложенное позволяет сделать вывод о том, что существует необходимость в разработке и ис-зовании комплексного показателя совершенства ТА, свободного от интуитивных представлений ктировщика, его квалификации и опытности, как можно более полно учитывающего как разно-ые показатели качества ТА, так и требования и предпочтения заказчика. Следовательно, тема вящей диссертационной работы актуальна.
Целью работы является создание метода проектирования теплообменных аппаратов, нтированного на выбор конструкции ТА с учетом условий эксплуатации и индивидуальных почтении заказчика.
Научная новизна. Разработан метод построения комплексного показателя качества 1 одновременно характеризующего тепловую и гидравлическую эффективность аппарата, его масс; габариты, надежность и прочность, склонность теплообменной поверхности к образованию загр няющих отложений, а также экономическую эффективность. Метод предусматривает формализац отношения заказчика к каждому частному показателю ТА.
Разработаны приемы формализации для преобразования отдельных размерных характерне! ТА в безразмерные показатели, из которых конструируется один, комплексный.
Методы исследования. Исследование выполнено с помощью экспериментальны: теоретических методов.
Экспериментальное исследование выполнено на лабораторном стенде с учетом требовали рекомендаций нормативно-справочной литературы. Полученные результаты обрабатывались с пользованием основных положений теории эксперимента. В экспериментах использовались отеч< венные датчики и анализирующе-регистрирующая аппаратура.
Теоретическое исследование выполнено на основе использования основных положений с темного анализа н теории принятия решений, опыта проектирования судовых теплообменников и копленного экспериментального материала. Часть выводов сформулирована по результатам анаг экспериментальных данных, полученных в настоящей работе, а также по результатам проверки работанных автором математической и компьютерной моделей.
Практическая ценность. Разработана компьютерная модель проект конструкторского расчета ТА, с помощью которой возможно исследовать ТА с самыми различи сочетаниями конструктивных, компоновочных и режимных параметров.
Предложен метод интенсификации теплообмена, позволяющий увеличить коэффициент лопередачи судовых кожухотрубных теплообменников в 1,5...2,8 раза при соизмеримом увелич« потерь давления и значительно сократить тем самым размеры и стоимость судовых ТА при неиз; ном тепловом потоке.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и получил* ложитёльную оценку на научно-технических конференциях профессорско-преподавательскогс става Волжской государственной академии водного транспорта (Н.Новгород, 1999-2000 г.), на і дународной научно-технической конференции «Энергосберегающие теплотехнические процео установки» (Севастополь, 1997 г.), на XII школе-семинаре молодых ученых и специалистов по, ководством академика РАН А.И. Леонтьева «Проблемы газодинамики и тепломассообмена в эн тических установках» (Москва, 1999 г.).
5 Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключе-списка литературы из 99 наименований. Основная часть диссертационной работы содержит 124 іницьі машинописного текста, 26 рисунков и 13 таблиц.
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в двух печатных работах
>ра.
