Підвищення ефективності тепло- і холодоспоживання на суднах - Автореферат

Науковою проблемою, що вирішується у дисертаційній роботі, є встановлення закономірностей впливу процесів тепломасопереносу у кінцевих структурах двофазового тепло-або холодоносія та нерівномірності розподілу масових потоків середовищ, які нагріваються (охолоджуються), на теплову ефективність суднових ТО. Ці закономірності, а також методологічні підходи та методи розвязання проблеми становлять теоретичну базу проектування високоефективних контурів споживання тепла і холоду. У такій постановці - як задача управління кінцевими структурами двофазового теплоносія - науково-прикладна проблема підвищення ефективності тепло-і холодоспоживання в цілому та у випадку нерівномірного розподілу теплового навантаження по поверхні ТО не досліджувалась, і, як наслідок, технічні рішення, що забезпечують скорочення відповідної статті витрат паливно-енергетичних ресурсів, відсутні. Дослідження з проблеми підвищення ефективності споживання тепла і холоду на суднах на протязі 20 років проводяться в Українському державному морському технічному університеті на кафедрі суднових енергетичних установок та кафедрі кондиціонування та рефрижерації. Предмет дослідження - закономірності впливу процесів тепломасопереносу у кінцевих структурах двофазового тепло-або холодоносія та нерівномірності розподілу масових потоків середовищ, які нагріваються (охолоджуються), на теплову ефективність суднових ТО, що є основою для розробки теоретичної бази проектування високоефективних контурів тепло-і холодоспоживання.Причина у два-три рази більших темпів приросту поверхні порівняно із збільшенням кількості теплоти, яка через неї передається при х > хгр, зрозуміла з рис.2: у 3…4 рази менші значення коефіцієнтів тепловіддачі до холодоагенту ап при х > хгр у порівнянні з такими до повітря ав зумовлюють дво-триразове зниження густини теплового потоку q (q і qп - густини теплового потоку середня для всієї поверхні ОП і при х > хгр; значення a віднесені до зовнішньої гладкої поверхні трубок). Падіння темпів приросту теплового потоку Q на завершальній стадії фазового переходу дало підстави для застосування як критерія оцінки теплової ефективності ТО коефіцієнту реалізації теплового потенціалу КРТП як відношення дійсної кількості відведеної від поверхні ОП теплоти до максимально можливої: КРТП = Q / Qmax, де Qmax відповідає збереженню високих темпів приросту Q на всій поверхні ТО, включаючи її кінцеві ділянки. Це спричинено тим, що у зоні підвищених wв межа завершення фазового переходу зміщується у напрямку до входу в канали, внаслідок чого зростає доля поверхні, на якій теплопередача обмежена вкрай низькою інтенсивністю тепловіддачі до тепло-або холодоносія в області його кінцевих структур. Виходячи з цього, видається можливим на єдиній методологічній основі, яка передбачає управління двофазовим тепло-або холодоносієм, вирішувати проблему підвищення теплової ефективності контурів ТО в цілому та при нерівномірному розподілі теплового навантаження по поверхні ТО зокрема. Методи розрахунку тепловіддачі двофазових потоків реалізовані у методиках знаходження оптимальних (що відповідають максимальній густині теплового потоку q) масової швидкості (rw)opt тепло-або холодоносія та геометричних характеристик ТО: площі поверхні Fopt, довжини труб Lopt, числа підводів (ходів) тепло-або холодоносія.В дисертації вирішена важлива науково-прикладна проблема у галузі суднової енергетики - створена теоретична база проектування, розроблені та впроваджені високоефективні контури тепло-і холодоспоживання, котрі забезпечують скорочення споживання енергетичною установкою паливних ресурсів на 5...10 %. На основі аналізу практики експлуатації та проектування, результатів натурних випробувань та розрахунків за розробленими феноменологічними і математичними моделями встановлено, що теплова ефективність суднових ТО визначається високими термічними опорами на завершальній стадії внутрішньоканального фазового переходу - в областях кінцевих структур тепло-або холодоносія з підвищеними паровмістом при кипінні (після осушення стінки каналу, спричиненого кризою теплообміну) і вологовмістом при конденсації. Обгрунтований критерій оцінки ефективності управління кінцевими структурами - коефіцієнт реалізаціі теплового потенціалу теплообмінника КРТП, котрий являє собою відношення дійсної кількості відведеної від поверхні ОП теплоти Q до максимально можливої, яка відповідає збереженню однакових темпів приросту Q на всій поверхні теплопередачі. Рециркуляція несконденсованої пари або невипареного рідкого холодоагенту в ТО забезпечує підвищення густини теплового потоку QF на 20...40 % (тепло-і холодоспоживання), холодильного коефіцієнту e на 10...20 % (холодоспоживання) і досягнення значення КРТП = 1, тоді як при використанні теплоти їхнього фазового переходу в РТО прирощення QF і e значно нижче: 10...20 % і 5...10 % відповідно. Виходячи з встановлених закономірностей впливу процесів тепломасопереносу на завершальній стадії фазового переходу тепло-або холодоносія та нерівномірності повітрян

ОСНОВНИЙ зміст РОБОТИ