Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Теплообмен и гидравлическое сопротивление в компланарных каналах рекуперативных теплообменных аппаратов жилищно-коммунального хозяйства и бытовой техники

Диссертация: Теплообмен и гидравлическое сопротивление в компланарных каналах рекуперативных теплообменных аппаратов жилищно-коммунального хозяйства и бытовой техники
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

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 — оребренные теплообменные поверхности. Оребренный тракт обеспечивает интенсификацию теплообмена по сравнению с гладким каналом в 1.5.3 раза. Такой уровень интенсификации зачастую… Читать ещё >

Содержание

  • ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ, УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, Стр. СИМВОЛОВ, ЕДИНИЦ И ТЕРМИНОВ
  • ГЛАВА 1. МЕТОДЫ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ТЕПЛООБМЕНА В РЕКУПЕРАТИВНЫХ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТАХ
    • 1. 1. Оребренный теплообменный тракт
    • 1. 2. Тракт с искусственной шероховатостью
    • 1. 3. Теплообменные тракты с пористыми наполнителями
      • 1. 3. 1. Пористые материалы с упорядоченной структурой
      • 1. 3. 2. Пористые материалы с высокоразвитой поверхностью теплообмена
      • 1. 3. 3. Гидравлическое сопротивление пористых материалов
      • 1. 3. 4. Конвективный внутрипоровый теплообмен
      • 1. 3. 5. Конструкция пористых теплообменных трактов
    • 1. 4. ТРАКТЫ С КОМПЛАНАРНЫМИ КАНАЛАМИ
  • ВЫВОДЫ ПО ОБЗОРУ ЛИТЕРАТУРЫ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
  • ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ В ТРАКТАХ С КОМПЛАНАРНЫМИ КАНАЛАМИ
    • 2. 1. Описание экспериментальной газодинамической установки и рабочих участков
    • 2. 2. Методика обработки экспериментальных данных. Оценка погрешности измерений
    • 2. 3. Анализ и обобщение результатов исследования гидравлического сопротивления в трактах с компланарными каналами
  • ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛООБМЕНА В ТРАКТАХ С КОМПЛАНАРНЫМИ КАНАЛАМИ
    • 3. 1. Экспериментальная электротермическая установка
    • 3. 2. Экспериментальные модели тракта с компланарными каналами. Методика препарирования
    • 3. 3. Экспериментальная термодинамическая установка
    • 3. 4. Методика обработки экспериментальных данных. Оценка погрешности измерений
    • 3. 5. Результаты исследования теплообмена в плоских трактах с компланарными каналами
    • 3. 6. Результаты исследования теплообмена в цилиндрических трактах с компланарными каналами
    • 3. 7. Эффективность тракта с компланарными каналами
  • ГЛАВА 4. АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТРАКТА С КОМПЛАНАРНЫМИ КАНАЛАМИ
    • 4. 1. ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТРАКТА, РЕЖИМА ТЕЧЕНИЯ, ТЕПЛОФИЗИКИ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕПЛОБМЕНА
    • 4. 2. Методика расчета теплообменного тракта с компланарными каналами
      • 4. 2. 1. Коэффициент оребрения
      • 4. 2. 2. Эффективность и оптимальная геометрия оребрения
      • 4. 2. 3. Метод расчета параметров теплообменного тракта с компланарными каналами применительно к рекуперативному теплообменному аппарату
  • ВЫВОДЫ

Теплообмен и гидравлическое сопротивление в компланарных каналах рекуперативных теплообменных аппаратов жилищно-коммунального хозяйства и бытовой техники (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

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 — оребренные 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 и габаритов ТА.

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 может происходить и при росте оребрения теплообменного тракта.

Целью работы является исследование нового метода интенсификации теплообмена с использованием принципа компланарного движения теплоносителя в рекуперативных теплообменных аппаратах, позволяющего 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 влияние 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 используются на НИИ «Гиперон» в ОКР. Результаты работы внедрены в учебный процесс кафедры «Безопасность производств» МГУС и МГТУ им. Н. Э. Баумана.

7. Результаты работы и пакеты прикладных программ используются на НПП «Гиперон». Результаты работы внедрены в учебный процесс кафедры «Безопасность производств» МГУС при изучении дисциплин «Теплотехника», «Гидравлика» .

Достоверность результатов, полученных автором в настоящей работе, подтверждается удовлетворительным согласованием данных с экспериментальными данными, полученными другими исследователями.

Всего по теме диссертации опубликовано 6 печатных работ [71−76], сделано 5 докладов на российских и международных конференциях.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Г. Н. Прикладная газовая динамика. -М.: Наука.- 1976.-888 с.
  2. В.Н., Храмцов В. Д., Питиримов О. М. Свойства высокопористых материалов // Порошковая металлургия. 1980. — № 12. -С.20−24.
  3. В.В., Быстров П. И., Бровольский Ю. А. О возможности использования жидкометаллических носителей для охлаждения элементов силовой оптики на основе пористых структур // Квантовая электроника. -1981. Т.8, № 6. -С.1328−1331.
  4. В.И., Нумеров С. А. Теория движения жидкостей и газов в недеформированной пористой среде. М.: Изд-во техн.-теорет. лит., 1953.-616 с.
  5. М.Э., Тодес О. М. Гидравлические и тепловые основы работы аппаратов со стационарным и кипящим зернистым слоем. Л.: Химия, 1968.-510 с.
  6. М.Э., Тодес О. М., Наринский Д. А. Аппараты со стационарным зернистым слоем.- Л.: Химия, 1979. 176с.
  7. П.И., Каневец Г. Е., Селиверстов В. М. Справочник по теплообменным аппаратам. М.: Машиностроение, 1989. — 366 с.
  8. Н.В., Коваленко Л. М., Ястребенецкий А. Р. Пластинчатые и спиральные теплообменники.- М.: Машиностроение, 1973.- 288с.
  9. С.В. Пористые металлы в машиностроении. М.: Машиностроение, 1976. — 184 с.
  10. Ю.Белов С. В. Пористые металлы в машиностроении.-М.: Машиностроение, 1981.-248 с.
  11. П.Варгафтик Н. Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей.-М.: Наука, 1972.-540 с.
  12. М.Н., Попов В. Г., Ярославцев H.JI. Исследование и расчет гидравлических и тепловых характеристик охлаждаемых конструкций с компланарными каналами //Известия вузов. Машиностроение. 1985 -№ 3- С. 73−76.
  13. Гидравлические характеристики оболочек из сетчатых материалов / Ю. А. Зейгарник, А. Ф. Поляков, С. Ю. Сухорученко, Ю. Л. Шехтер // Теплофизика высоких температур. 1996 — Т.34, № 6. — С. 924−928.
  14. М.А. Процессы переноса в зернистом слое Новосибирск : АН СССР, 1984.- 163с.
  15. В.И. Влияние искусственной шероховатости на конвективный теплообмен //Труды института физики АН Груз. ССР-1963.-T.IX.-C.112.
  16. Ю.Ф., Ашихмин С. Р. Надыров И.Н. Исследование теплоотдачи при однофазной конвекции в канале с пористой вставкой // Известия вузов. Авиационная техника.- 1989.- № 4.- С-31−35.
  17. Ю.Ф., Муравьев Г. Б., Надыров Н. Н. Экспериментальное исследование течения и теплообмена в высокопористых структурах // Инженерно-физический журнал. 1987. — Т.53, № 3. — С.357−361.
  18. Ю.Ф., Попов И. А. Исследование теплообмена и гидродинамики в каналах с пористыми вставками // Известия вузов. Авиационная техника 1993, — № 3- С. 63−67.
  19. .В., Дрейцер Г. А., Якименко Р. И. Интенсификация теплообмена в каналах с искусственной турбулизацией потока // Труды 1-й Российской национальной конференции по теплообмену.- М., 1994.-Т.8.- С.64−69.
  20. М.В. Жидкостные ракетные двигатели. М.: Высшая школа, 1968. — 396с.
  21. Г. А. Компактные теплообменные аппараты.-М.: Машиностроение, 1986.- 74с.
  22. Г. А. Критический анализ современных достижений в области интенсификации теплообмена в каналах // Труды 2-й Российской национальной конференции по теплообмену.- М., 1998.- Т.6.- С.91−98.
  23. Г. А., Дзюбенко Б. В. Якименко Р.И. Интенсификация теплообмена и анализ методов сравнения теплогидравлической эффективности теплопередающих поверхностей // Труды 2-й Российской национальной конференции по теплообмену.- М., 1998.-Т.6.- С.99−102.
  24. В.М., Зайчик ЛИ. Гидродинамика и тепломассообмен на проницаемых поверхностях.-М.: Наука, 1984.-274с.
  25. B.C. Об оптимальной геометрии оребрения на поверхности теплообмена //Известия вузов. Машиностроение. -1963. -№ 3. С.26−34.
  26. B.C. Температурные поля в конструкции летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1966.- 216с.
  27. Ю.А., Иванов Ф. П., Икрянников Н. П. Опытные данные по теплоотдаче и гидравлическому сопротивлению в неупорядоченных пористых структурах //Теплоэнергетика 1991-№ 2 — С.33−38.
  28. Ю.В. Течение газа через пористые металлические перегородки // Известия вузов. Авиационнная техника. 1959. — № 1. — С. 65−73.
  29. Интенсивность перемешивания теплоносителя в пористых средах / В. В. Воскобойников, А. А. Плаксеев, В. Н. Федосеев и др. // Теплофизика ядерно-энергетических установок. М., 1986. — С. 85−88.
  30. Интенсификация теплообмена в кольцевом канале / В. М. Поляев, Л. Л. Морозова, Э. В. Харыбин и др. // Известия вузов. Машиностроение. -1976. № 2. — С.86−89.
  31. В.П., Осипова В. А., Сукомел А. С. Теплопередача.- М.: Энергия, 1976.- 488с.
  32. Э.К., Дрейцер Г. А., Ярхо C.JI. Интенсификация теплоотдачи в каналах.- М.: Машиностроение, 1990.- 206с.
  33. Карлсон, Хоглунд. Сопротивление и теплопередача в соплах ракетных двигателей //Ракетная техника и космонавтика. 1964. — № 11. — С. 104 109.
  34. В.М., Лондон A.JI. Компактные теплообменники. -М.:Энергия, 1967. -223с.
  35. Д., Краус А. Развитые поверхности теплообмена. М.: Энергия, 1977.-464 с.
  36. Р. Течения жидкостей через пористые материалы М.: Мир, 1964.-350с.
  37. Кох Д., Колони Р. Анализ эффективности охлаждения для случая течения в канале с пористым материалом // Теплопередача.- 1974.- Т.96, № 3.- С.66−74.
  38. Кох Д., Стивене Р. Увеличение эффективности охлаждения путем заполнения каналов для охладителя пористым материалом // Теплопередача. -1975.-Т.97, № 2.- С.153−154.
  39. В.М., Орлин С. А., Поснов С. А. Экспериментальное исследование гидравлического сопротивления в трактах с компланарными каналами // Известия вузов. Машиностроение. -1983. -№ 4. С.54−58.
  40. С.С. Основы теории теплообмена. -М.: Атомиздат, 1979. -416 с.
  41. С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление: Справочное пособие. М.: Энегроатомиздат, 1990.-376 с.
  42. А.В. Тепломассобмен. Справочник. Москва: Энергия. 1978.- 480
  43. В.А. Течение и теплообмен однофазного охладителя в пористых металлокерамических материалах // Теплоэнергетика, — 1978.-№ 1.- С.64−70.
  44. В.А., Васильев Л. Л., Поляев В. М. Пористые теплообменные элементы классификация, конструкция, применение // Инженерно-физический журнал.-1984.- Т.47, № 3, — С.499−514.
  45. А.А., Пелевин Ф. В. Двухкомпонентная вихревая форсунка с компланарными каналами // Известия вузов. Машиностроение. 1993.-№ 7−9.- С. 102−104.
  46. Мегерлин, Мэрфи, Берглес. Интенсификация теплообмена в трубах с помощью сеточных и щеточных вставок // Теплопередача. 1974. — № 2. -С. 30−38.
  47. В.К. Моделирование теплообменного энергетического оборудования.- Л.: Энергоатомиздат, 1987.- 263 с.
  48. В.К. Об интенсификации теплообмена в каналах путем применения искусственной турбулизации потока // Известия АН СССР. Энергетика и транспорт. 1965. — № 6. — С. 169 — 172.
  49. В.К. Повышение эффективности современных теплообменников.- Л.: Энергия, 1980, — 144с.
  50. Е.И., Шевич Ю. А. Матричные теплообменные аппараты. -М.: Машиностроение, 1983. -111с.
  51. Г. П., Андреев Ю. М., Белоусов А. И. Теплообмен и сопротивление в каналах с пористым наполнителем // Инженерно-физический журнал.- 1986, — Т.51, № 2.- С. 187−194.
  52. Ф.В. Теплообменный кольцевой тракт с компланарными каналами. -М.: Издательство МГТУ, 1994.- 16с.
  53. .С., Генин Л. Г., Ковалев С. А. Теплообмен в ядерных энергетических установках. -М.: Энергоатомиздат, 1986. -472с.
  54. В.М., Майоров В. А., Васильев Л. Л. Гидродинамика и теплообмен в пористых элементах конструкций летательных аппаратов. -М.: Машиностроение, 1988. 168 с.
  55. Пористые проницаемые материалы. Справочник. / С. В. Белов, П. А. Витязь, В. К. Шелиг и др.- М.: Металлургия, 1987 335с.
  56. В.П. Теплотехнические измерения и приборы М.: Энергия, 1978, — 704с.
  57. Л.И., Дулышн И. Н. Тепловой расчет оребренных поверхностей. -М: Энергия, 1977. -256с.
  58. А.Ф., Тихонов A.M. Исследование характеристик пластинчатых поверхностей нагрева // Теплоэнергетика 1970 — № 9-С. 75−78.
  59. Э.Н., Леухин Ю. Л., Осташев С. И. Интенсификация теплоотдачи в кольцевых каналах с закрученным течением теплоносителем // Труды 2-ой Российской национальной конференции по теплообмену,-М., 1998.-Т.6.-С. 196−198.
  60. Справочник по теплообменникам: В 2-х т. Т.2/пер. с англ. под ред. О. Г. Мартыненко и др.-М.:Энергоатомиздат, 1987.-352с.
  61. Тепловая защита лопаток турбин / Б. М. Галицейский, В. Д. Совершенный, В. Ф. Формалев и др. -М.: Издательство МАИ, 1996. -356с.
  62. Теплопередача в охлаждаемых деталях газотурбинных двигателей летательных аппаратов / В. И. Локай, М. Н. Бодунов, В. В. Жуйков и др. -М.: Машиностроение, 1985.-216с.
  63. В.В. Теплофизика лазерных зеркал.- М.: Издательство МИФИ, 1993.- 152с.
  64. В.В., Атаманов В. В., Киселева Ю. Н. Пределы интенсификации теплоотдачи в каналах с пористыми вставками // Труды 1-й Российской национальной конференции по теплообмену.- М., 1994. -Т.7.- С. 204−213.
  65. В.В., Плаксеев А. А. Предельные тепловые нагрузки в лазерных зеркалах с охлаждаемой пористой подложной // Теплофизика высоких температур. 1982. — Т.20, № 4. — С. 712−717.
  66. А.Е. Физика течения жидкостей через пористые среды.- М.: Гостоптехиздат, I960.- 249с.
  67. В.В. Совершенствование теплообменных аппаратов для предприятий сервиса. IX-я Международная научно-практическая конференция «Наука сервису» М.: МГУС, 2004. С. 90−91.
  68. Теплообмен и гидравлическое сопротивление в трактах с компланарными каналами / Ф. В. Пелевин, В. В. Бильмаер, Л. А. Каплин, С.А. Орлин// Деп. Рукопись ВИНИТИ 28.05.2004, № 907-В 2004.
  69. В.В., Пелевин Ф. В. Разработка нового метода интенсификации теплообмена для оборудования предприятий сервиса //Теоретические и прикладные проблемы сервиса.-2005.-№ 3 С. 15−19.
Заполнить форму текущей работой

На отлично!