ivdon3@bk.ru
В данной работе на основе математического моделирования исследован теплообмен в пористой среде при пульсирующем течении. Моделирование проводилось в программном продукте AnsysFluent. Пористая среда была представлена в виде двухмерного канала с квадратными трубами. Определены закономерности теплообмена и гидравлического сопротивления пористой среды в пульсирующем потоке при различной пористости и диаметра фибер в зависимости от числа Рейнольдса, числа Прандтля, частоты и амплитуды пульсаций. Степень интенсификации теплообмена существенно зависит от режимных и геометрических параметров. Предложен ряд обобщающих зависимостей для расчета теплоотдачи и степени интенсификации теплообмена при симметричных и несимметричных пульсациях потока. Определена теплогидравлическая эффективность при одинаковых числах Рейнольдса и мощностях на прокачку теплоносителя в пористой среде при симметричных и несимметричных пульсациях потока.
Ключевые слова: теплообмен, пульсационное течение, пористая среда, математическое моделирование, теплогидравлическая эффективность
01.04.14 - Теплофизика и теоретическая теплотехника , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В данной статье объектом изучения выступает исследовательская сушильная камера конвективного типа, в конструкцию которой внедрен конденсационный теплоутилизатор на базе парокомпрессионного теплового насоса. Процесс сушки пиломатериалов относится к энергозатратным технологиям, так как в себестоимости готовых материалов доля сушки доходит до 50% [1]. В представленном экспериментальном исследовании приведены сравнительные результаты двух режимов работы экспериментальной установки: стандартный (мягкий режим) и режим рециркуляции с конденсационным осушителем. Полученные экспериментальные кривые сушки свидетельствуют, что затраты электрической энергии с учетом варианта с конденсационным утилизатором снизилось на 7,75% по сравнению со стандартым.
Ключевые слова: режимы сушки, сушка, теплонасосная установка, теплоутилизатор, материальный баланс, тепловой баланс, влагосодержание, расход теплоты, экспериментальная установка
01.04.14 - Теплофизика и теоретическая теплотехника , 05.23.03 - Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение
В статье рассмотрено совершенствования системы централизованного теплоснабжения (СЦТ) от Саранской ТЭЦ-2 путем оптимизация расчетных количественных и качественных параметров гидравлического режима за счет схемных решений (оптимизация тепловых схем ЦТП и ИТП) в т.ч. по распределению тепловых нагрузок; применение устройств (установок) обеспечивающих расширение температурного графика отпуска тепловой энергии в сеть. Данное мероприятие позволит: создать техническую возможность технологического присоединения перспективной тепловой нагрузки; снизить удельный расход топлива за счет увеличения доли комбинированной выработки энергии на Саранской ТЭЦ-2; обеспечит рост коэффициента использования установленной тепловой мощности Саранской ТЭЦ-2 до 45-50 %.
Ключевые слова: температурный график; гидравлический режим; комбинированная выработка; центральный тепловой пункт
01.04.14 - Теплофизика и теоретическая теплотехника , 05.23.03 - Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение
Объектом разработки является экспериментальная установка с импульсной циркуляцией теплоносителя в основном контуре для ее использования в качестве гидропривода диафрагменного насоса, применяемого для перекачки жидкости во вторичном контуре, что повышает энергетическую эффективность привода насоса для объектов малой энергетики. Разработана, собрана и испытана установка с импульсной циркуляцией теплоносителя с диафрагменным насосом на основе новой конструкции ударного узла с профилем кулачка, дающим возможность создания ускорения потока на всасе насоса. В результате эксперимента мы получили зависимость объема перекачиваемой жидкости от частоты работы ударного узла.
Ключевые слова: энергоэффективность, диафрагменный насос, ударный узел, привод насоса, кулачок, расход жидкости, давление жидкости, частота колебаний
В работе проведен обзор применений в центральных тепловых пунктах (ЦТП) технологий и оборудования по повышению энергетической эффективности и качества теплоснабжения от систем централизованного теплоснабжения. Приведены основное оборудования и характеристики системы горячего водоснабжения принятого в качестве примера ЦТП «МГУ». Описан способ выбора тепловой схемы ЦТП от соотношение максимальных нагрузок горячего водоснабжения и отопления. Для принятого примера ЦТП на основании приведенных характеристик основным показателем энергетической эффективности является удельный расход электрической энергии на транспорт тепловой энергии. Факторы, оказывающие наибольшее влияние на данный показатель: коэффициент неравномерности потребления «горячей воды»; качество регулирования отпущенного в сеть ГВС «горячей воды»; точность управления производительностью повысительной и циркуляционной насосных станций. Определена нормативная суммарная мощность приводов насосов 13,58 кВт и диапазон фактической мощности от 10,79 кВт до 22,04 кВт. Для снижения влияния факторов в схеме управления предложено применение регуляторов расхода (напора) по поддержанию постоянного перепада давления прямого действия. В качестве уравновешивающих сил для данного регулятора использовать давление (разность давлений) горячей воды отпущенного в систему ГВС и возвращенного из системы. Определены параметры горячей воды рациональных режимов работы системы ГВС от ЦТП «МГУ»: температура горячей воды на выходе из теплообменного оборудования 75 °С; давление горячей воды на выходе из теплообменного оборудования 45 м; давление горячей воды на входе циркуляционного насоса 25 м. Реализация предложенного вариант без инерционной схемы управления температурой «горячей воды» и разработанных рациональных режимов работы системы ГВС, по выполненной оценке показателей эффективности, позволит снизить удельный расход электрической энергии в ЦТП на 28,4 % с 0,631 кВт*ч/м3 до 0,452 кВт*ч/м3.
Ключевые слова: центральный тепловой пункт, гидравлический режим, регулятор расхода, характеристика насоса
01.04.14 - Теплофизика и теоретическая теплотехника , 05.23.03 - Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение
В данной статье приведены результаты анализа факторов, оказывающих влияние на горелочное устройство теплогенераторов, а также методов их выбора. Приведены результаты экспериментального исследования зависимости эффективности теплогенераторов от рабочей мощности горелочных устройств. Разработаны рекомендации при выборе теплогенератора и горелочного устройства.
Ключевые слова: теплогенератор, горелочное устройство, режим горения, рабочая мощность, тепловой баланс
В работе приведены результаты численных оценок рассеяния дисперсной среды (тумана) с применением тепловых и динамических устройств. Для получения результатов использовались методы численного моделирования. На основе расчетов анализировалось применение разных классов горючих веществ (керосин и др.) для рассеяния тепловым способом, который основан на нагревании воздушно-капельной среды до температуры выше точки росы, чтобы капли, из которых состоит туман, испарились. Рассмотрены технические устройства различной мощности для перекачки воздуха из зоны просветления, т.е. использующие способ динамического рассеяния. Динамический способ основан на создании потока сухого воздуха, находящегося над слоем дисперсной среды. В этом случае, поступающий сверху или сбоку более сухой воздух вызывает испарение частиц дисперсной среды, что приводит к уменьшению ее плотности.
Ключевые слова: дисперсная среда, низкие слоистообразные облака, метод теплового рассеяния, метод динамического рассеяния, теплотворная способность веществ, зона просветления
01.04.14 - Теплофизика и теоретическая теплотехника , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В данном исследовании поставлена задача исследования жидкостной системы охлаждения процессоров ЭВМ на наномагнитных жидкостях путем численного моделирования и экспериментального исследования процессов теплоотдачи в исследуемом объекте. В статье приводятся результаты численного моделирования и экспериментального исследования процесса теплопередачи в теплообменнике системы жидкостного охлаждения процессоров ЭВМ на основе наномагнитных жидкостей, или феррофлюидов при воздействии магнитного поля Произведена оценка влияния магнитного поля на термическое сопротивление системы и коэффициент теплоотдачи стенка-жидкость при различных напряжённостях магнитного поля. Исследовалась численная модель процесса теплопередачи в системе процессор-теплообменник.
Ключевые слова: процессор, термическое сопротивление, уравнение Лапласа, жидкостная система охлаждения ЭВМ, феррофлюид, наномагнитная жидкость, теплообмен, коэффициент теплоотдачи
01.04.14 - Теплофизика и теоретическая теплотехника , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
Описывается приближенный метод расчета температурного поля в твердых телах, прогреваемых конвекцией и радиацией одновременно, когда теплофизические свойства вещества зависят от температуры. Метод основан на комплексном использовании линеаризующих функций и приемов численного анализа. В работе представлен пример расчета радиационно-конвективного прогрева неограниченной пластины, в процессе которого теплоемкость и теплопроводность материала меняются вместе с температурой. Полученные результаты хорошо согласуются с данными расчета по методу конечных разностей. Статья опубликована в рамках реализации программы Международного Форума «Победный май 1945 года».
Ключевые слова: температурное поле, радиационно-конвективный нагрев, коэффициенты теплопроводности и теплоемкости, линеаризующее преобразование
В данной статье приведены результаты экспериментального исследования глубокого охлаждения продуктов сгорания природного газа в конденсационном теплообменнике утилизаторе котельной корпуса №12 ФГБОУ ВО МГУ им. Н.П. Огарева. Тепловая схема котельной с утилизатором тепла дымовых газов обеспечивает максимальную продолжительного режима глубокого охлаждения. В результате исследования определены факторы оказывающее наибольшее влияние на эффективность теплообменника-утилизатора. При кратковременных режимах работы котлоагрегатов в весенним и осеним периодах эффективность составляет более 3 %.
Ключевые слова: горелка, оптимизация режимов горения, теплоутилизатор, тепловая схема котельной, котлоагрегат, дымовые газы, конденсация, теплообменник, когенерационный режим, охлажденные газы
В данном исследовании поставлена задача моделирования системы охлаждения процессоров суперЭВМ с тепловым насосом на обратном цикле Стирлинга путем численного моделирования процессов теплопередачи в исследуемом объекте В статье приводятся результаты численного моделирования процессов теплопередачи в системе охлаждения процессоров суперЭВМ с тепловым насосом на обратном цикле. Исследовалась численная модель процесса теплопередачи. Методом численного моделирования процесса теплопередачи получены зависимости температурного лифта, термического сопротивления и доли потерь теплового насоса системы охлаждения. Выявлена зависимость соотношения хода поршня к диаметру поршня Н/D теплового насоса с учетом потерь на термическое сопротивление жидкостных контуров охлаждения и элементов конструкции теплового насоса.
Ключевые слова: процессор, тепловой поток, термическое сопротивление, уравнение Лапласа, тепловой насос, теплообмен, обратный цикл Стирлинга, система охлаждения
01.04.14 - Теплофизика и теоретическая теплотехника , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В статье рассмотрены основные проблемы получения экспериментальных данных по сушке жидких дисперсных продуктов. Показаны основные сложности применения влагомера к получению кинетических кривых сушки трудносохнущих жидких материалов. На примере лигносульфоната получены кривые сушки проб жидкого продукта в различных условиях. Показано, что применение предлагаемой методики проведения эксперимента на влагомере, не приводит к досрочному завершению операции анализа процесса сушки.
Ключевые слова: кинетика, влагомер, сушка, влага, растворитель, испарение, лигносульфонат
01.04.14 - Теплофизика и теоретическая теплотехника , 05.20.01 - Технологии и средства механизации сельского хозяйства
В статье рассмотрены несколько способов утилизации тепла уходящих газов котлоагрегата, такие как использование в технологической схеме котельной тепловой насос, второй способ использование в технологической схеме центробежный осушитель расположенный в системе дымоудаления, который также является дымосос и самый распространенный это глубокое охлаждение (ниже точки росы) продуктов сгорания в конденсационных теплоутилизаторах. Глубокое охлаждение дымовых газов в специальных конденсационных теплообменных аппаратах (утилизаторах) позволяет не только организовать полное использование физической теплота дымовых газов (низшей теплоты сгорания топлива), но и осуществить отбор скрытой теплота конденсации водяных паров. Коэффициент использования котлоагрегата будет повышен на 10-12% в оптимальном режиме [5,6]. В результате установки теплоутилизатора снижается содержание оксидов азота в дымовых газах, также этого можно добиться и с помощью применения теплонасосных установок [1]. Эффективность реализации проектов по установке конденсационных утилизаторов в большой степени зависит от количества часов их работы на максимальной мощности в режиме глубокой утилизации [6]. В связи с чем предложен вариант оптимизации тепловой схемы котельной с утилизатором тепла дымовых газов.
Ключевые слова: котельная, конденсационный теплообменник, уходящие газы, теплоноситель, теплоутилизатор, тепловая схема котельной, оптимизация, котлоагрегат, дымовые газы, теплогенерирующая установка, конденсация, теплообменник
Представлена схема расчета нестационарных температур в прогреваемых радиацией телах на основе установленных зависимостей между ними. Для исследования процесса радиационного прогрева тел используется линеаризующее преобразование, с помощью которого нелинейные граничные условия приводятся к линейной форме третьего рода. Предложенные формулы позволяют рассчитывать температурные поля в многомерных телах, если известно распределение температуры вдоль координатных осей или на поверхности. При этом нет необходимости знать физические параметры материала и степень черноты поверхности тела.
Ключевые слова: температурное поле, радиационный нагрев, многомерные тела, линеаризующее преобразование, линейные граничные условия третьего рода
В данной статье приведены результаты экспериментального исследования и оценки применения способа оптимизации топливоиспользования соотношением мощности котлоагрегата в БМК и настройки мощности горелки на ступенях горения. В результате исследования определены критерии применения данного способа на существующих БМК, факторы оказывающее наибольшее влияние на эффективность котлоагрегатов.
Ключевые слова: интенсификация теплообмена, оптимизация топливоиспользования, когенерационный режим, энергопроизводство, режим горения, котлоагрегат, конденсация, турбулизация газовых потоков, котел - утилизатор
01.04.14 - Теплофизика и теоретическая теплотехника , 05.23.03 - Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение
В настоящей статье предложена методика инженерного расчета толщины спального мешка, которая позволяет на основе данных об эквивалентном коэффициенте теплопроводности пакета спального мешка и заданной теплопродукции человека во сне определять толщину спального мешка. Значения и тенденции изменения относительного расхождения расчетных и экспериментальных толщин спальных мешков в зависимости от температуры объясняются возможными несовпадениями данных о теплопроводности пуха, а также необходимостью введения коэффициентов утепления для отдельных участков тела.
Ключевые слова: спальный мешок, толщина пакета, температура, термосопротивление, комфорт, сон, тепловой поток, пух
В статье рассматривается анализ теоретических циклов двигателей внутреннего сгорания. Представлен цикл Отто, Дизеля и Сабатэ-Тринклера. Теоретический цикл представляет собой замкнутый цикл, происходящий в цилиндрах поршневого двигателя с присущими ему особенностями и допущениями. Каждый такой цикл характеризуется двумя основными показателями, такими как теплоиспользование и работоспособность. При этом теплоиспользование определяется термическим коэффициентом полезного действия. Приведена оценка влияния термодинамических факторов на изменение термического КПД для получения наилучшей экономичности и максимальной удельной работы циклов. Получен термический КПД смешанного цикла. Представлены выводы влияния значения степени сжатия на термический КПД. Проведено сравнение‚ различных теоретических циклов с точки зрения их экономичности и работоспособности при одинаковых условиях.
Ключевые слова: двигатель внутреннего сгорания, идеальный цикл, термический коэффициент полезного действия, тепловые процессы
01.04.14 - Теплофизика и теоретическая теплотехника , 05.22.10 - Эксплуатация автомобильного транспорта
В статье приведен обзор способов утилизации тепла уходящих газов котлоагрегата. В условиях актуализации (как технической, так экономиче-ской целесообразности) применения технологий по экономии топлива и охрана окружающей среды нашло применение агрегатов на базе двигателя внутреннего сгорания и микротурбины с утилизацией тепла системы охла-ждения и выхлопных газов. Глубокое охлаждение продуктов сгорания при-родного газа как в котлоагрегатах (конденсационных котлах) так в специаль-ных конденсационных теплообменных аппаратах (утилизаторах) позволяет не только организовать полное использование физической теплота дымовых газов (низшей теплоты сгорания топлива), но и осуществить отбор скрытой теплота конденсации водяных паров. Коэффициент полезного действия кот-лоагрегата будет повышен при этом режиме на 8-12% при условии работы котлоагрегата в оптимальном режиме. Охлаждение продуктов сгорания так-же снижает содержание оксидов азота в дымовых газах, в т.ч. с применением теплонасосных установок. Эффективность реализации проектов по установке конденсационных утилизаторов в большой степени зависит от количества часов их работы на максимальной мощности в режиме глубокой утилизации. В связи с чем предложен вариант оптимизации тепловой схемы котельной с утилизатором тепла дымовых газов.
Ключевые слова: теплоутилизатор, тепловая схема котельной, оптимизация, котлоагрегат, дымовые газы, теплогенерирующая установка
Представлен сравнительный анализ методов теплотехнического расчета и оценка эффективности теплообмена в каркасно-щитовом домостроении.
Ключевые слова: Каркасно-щитовое домостроение, воздухопроницаемость, эффективность теплообмена, тепловлажностный режим
01.04.14 - Теплофизика и теоретическая теплотехника , 05.23.05 - Строительные материалы и изделия
Рассмотрены существующие и перспективные способы сушки покрытий от органических растворителей. Отмечена важная роль температурной кинетики сушки, определяющей скорость химических и реологических процессов обработки. Показана решающая роль конструкторско-технологических решений. Определены основные проблемы экспериментальных исследований, расчета и моделирования, энерго-ресурсосбережения и экологии при разработке процессов и оборудования для испарения растворителей и обработки покрытий.
Ключевые слова: кинетика, сушка, растворитель, режим, эксперимент, моделирование, покрытие
01.04.14 - Теплофизика и теоретическая теплотехника , 05.20.01 - Технологии и средства механизации сельского хозяйства
В статье рассмотрены применяемые способы организации процесса сушки материалов от органических растворителей. Представлены типовые кинетические кривые, наблюдаемые при испарении растворителей. Приведены полученные и рекомендуемые уравнения для расчета интенсивности испарения и температуры поверхности испарения в первом периоде. Проведен анализ важнейших научно-технологических проблемам, возникающих при внедрении новых технологий сушки.
Ключевые слова: моделирование, расчет, сушка, растворитель, кинетика, испарение, энергосбережение
01.04.14 - Теплофизика и теоретическая теплотехника , 05.20.01 - Технологии и средства механизации сельского хозяйства
В статье рассмотрен вопрос экспериментальной оценки коэффициента теплоотдачи в гибридной системе иммерсионного охлаждения с контактным точечным охлаждением и сухими зонами. Изменение коэффициента теплоотдачи производится через изменение числа Рейнольдса для течения теплоносителя в системе иммерсионного охлаждения. Экспериментальное исследование проводится на основании численной модели имитационного моделирования исследуемого процесса. В результате получены зависимости термического сопротивления системы процессор-теплообменник от коэффициента теплоотдачи и от числа Рейнольдса турбулентного течения, произведена оценка результатов с результатами моделирования. Найдено, что с повышением числа Рейнольдса интенсификация теплоотдачи происходит слабее теоретического. Найден уточнений коэффициент подобия для рассматриваемого случая.
Ключевые слова: процессор, тепловой поток, термическое сопротивление, уравнение Лапласа, турбулентный поток, число Рейнольдса, теплообмен, погружная система охлаждения, иммерсионная система охлаждения, кавитация
01.04.14 - Теплофизика и теоретическая теплотехника , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В данном исследовании поставлена задача моделирования системы охлаждения процессоров суперЭВМ с тепловым насосом на обратном цикле Стирлинга путем численного моделирования процессов теплопередачи в исследуемом объекте В статье приводятся результаты численного моделирования процессов теплопередачи в системе охлаждения процессоров суперЭВМ с тепловым насосом на обратном цикле. Исследовалась численная модель процесса теплопередачи. В результате получены зависимости требуемого температурного лифта теплового насоса с учетом термического сопротивления системы первый контур жидкостного охлаждения - холодный цилиндр теплового насоса и системы горячий цилиндр - второй контур жидкостного охлаждения в зависимости от величины коэффициента преобразования теплоты теплового насоса.
Ключевые слова: процессор, тепловой поток, термическое сопротивление, уравнение Лапласа, тепловой насос, теплообмен, обратный цикл Стирлинга, система охлаждения
01.04.14 - Теплофизика и теоретическая теплотехника , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
Проведено численное решение задачи теплопереноса в пограничных слоях прозрачного газа на стенках, подвергаемых с противоположной стороны лучисто-конвективному нагреву. Исследование влияния режимных параметров задачи на развитие процесса теплообмена проводилось для случая градиентного течения и включало наиболее характерные варианты процессов переноса. Целью настоящей работы является изучение процессов переноса при нелинейных граничных условиях, получение приближенно-аналитических решений нелинейного тепло- и массообмена, установление связи между режимными параметрами и физической трактов-кой результатов исследования. Изучены также некоторые сопряженные задачи теплообмена при наличии излучения. Проведен анализ полученных решения. Выполненное исследование позволило установить, что наличие поперечного перетока тепла в стенке, а также излучение поверхности оказывают существенное влияние на характер распределения поверхностных температур. Ключевые слова: Пограничный слой, конвекция, излучение, градиентное течение, сопряженный теплообмен. В [1] рассматривалась задача переноса тепла излучением к пограничному слою прозрач-ного газа через термически тонкую пластину. Предлагаемая работа является естественным продолжением [1], и включает расчет теплопередачи в более общей постановке, учитывающей как процесс градиентного течения, так и влияние термического сопротивления стенки. Исследуемая физическая модель и система координат представлена на рис.1.
Ключевые слова: пограничный слой, конвекция, излучение, градиентное течение, сопряженный теплообмен
В статье приведена разработанная математическая модель для анализа динамики тепловых потерь. Обосновывается влияние массивности ограждающих конструкций на распространения теплового потока. Разработанная модель дает возможность оценить, как изменяется тепловая нагрузка системы отопления рассматриваемого помещения в течение времени. Анализ динамики изменение тепловой нагрузки может помочь в выборе способа регулирования теплоотдачи отопительных приборов.
Ключевые слова: динамика теплопотерь, конструкции разной массивности, диапазон регулирования, тепловая нагрузка, амплитуда колебания