Введение к работе
Актуальность темы. В теплообменных аппаратах и устройствах, являющихся нижний составной частью энергетических установок и двигателей, рабочие процессы часто связаны с генерацией пара. На изготовление этих аппаратов расходуется значительная доля ресурсов легированных сталей и цветных металлов. Создание более эффективных и компактных теплообменников обеспечивает существенную экономию ресурсов и трудозатрат, а поэтому является актуальной и приоритетной научно-технической проблемой. При создании испарителя змеевикового типа его геометрические и режимные параметры должны быть выбраны оптимальными из условий минимального веса, минимальных габаритов или каких-либо других условий. Реализация этих задач может быть осуществлена на основе математической модели процесса испарения криоагента.
Цель работы. Разработка физико-математической модели кипения криогенной жидкости в змеевике; проведение анализа по влиянию различных факторов на интенсивность испарения на основе математической модели; выполнение численного эксперимента по оптимизации змеевикового испарителя.
В связи с этим ставятся следующие задачи исследования:
1 .Разработать физико-математическую модель (ФММ) испарения криогенной жидкости в змеевиковом канале при закризисном кипении для расслоенного режима течения с эффектом Лейденфроста (РРТЭЛ) и дисперсного режима (ДР).
2. Провести обобщение экспериментальных данных по теплоотдаче в
модельном щелевом канале с односторонним закритическим вдувом с целью
получения информации о процессе теплообмена в паровом зазоре под пленкой
жидкости в РРТЭЛ.
-
На основе имеющихся экспериментальных данных провести апробацию разработанной ФММ.
-
На основе созданной модели провести Исследование влияния различных факторов на скорость испарения криогенной жидкости в змеевиковом канале.
5.Выполнить численный эксперимент по оптимизации змеевикового
испарителя. ' "
2 Научная новизна:
1. Разработана ФММ испарения криогенного потока в змеевиковом канале для РРТЭЛ и дисперсного режима. Границы перехода от РРТЭЛ к дисперсному режиму определяется критерием перехода Sf. предложенным ранее для закрученных потоков.
2.Проведено обобщение экспериментальных данных по теплоотдаче к проницаемой поверхности в модельном щелевом канале с односторонним закритическим вдувом.
3. Выполнена оптимизация режимных и геометрических параметров испарителя, обеспечивающая минимальную массу испарителя.
Практическая ценность и реализация: Созданная модель позволяет получить количественную информацию о тепловых и гидродинамических характеристиках потока криогенной жидкости в змеевике и может быть включена в общую систему оптимального проектирования. Программа использована при расчетах эжекторных насосов в АО"ВАКУУММАШ".
Личный вклад автора в работу; основные результаты получены лично автором, включая обобщение экспериментальных данных по теплоотдаче к проницаемой поверхности в модельном щелевом канале с односторонним закритнческим вдувом; разработку ФММ испарения криогенного потока в змеевиковом канале; проведение численного эксперимента по оптимизации режимных и геометрических параметров испарителя, обеспечивающих минимальную массу испарителя.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ.
Структура и объем работы: работа состоит из введения, трех глав, выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 187 страницах машинописного текста, содержит 44 рисунка и 6 таблиц. Содержание работы