КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер проекта 22-19-00495

НазваниеИсследование методов интенсификации теплообмена при конденсации перспективных рабочих тел для органического цикла Ренкина в наклонных и горизонтальных трубах

Руководитель Яньков Георгий Глебович, Доктор технических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Калужский государственный университет им. К.Э. Циолковского" , Калужская обл

Конкурс №68 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-404 - Проблемы создания энергетического оборудования

Ключевые слова тепломассообмен, рабочее тело, конденсация, горизонтальные и наклонные трубы, хладоны, теплоноситель, интенсификация, эксперимент, численное моделирование

Код ГРНТИ44.31.35

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Тепломассообмен при конденсации пара перспективных рабочих тел (хладоны R245fa, R1233, изопентан и др.) для теплоутилизационных установок (ТУ) на базе органического цикла Ренкина – актуальная задача в свете стремительно ужесточающихся экологических требований. Из-за радикального отличия теплофизических свойств этих рабочих тел (РТ) от свойств воды конструктивно-технологические решения для конденсаторов ТУ характеризуются большой длиной теплообменных труб, в которых идет конденсация отработавшего РТ и, как следствие, горизонтальным или слабонаклонным их расположением в конденсаторах. Исследования процесса конденсации пара внутри труб проведены рядом отечественных и зарубежных ученых в 1950 – 2020 г. Среди наиболее известных – работа В. Бойко - Г. Кружилина при конденсации водяного пара в трубах [5]. Для случая наклонных и горизонтальных труб исследования проведены Рифертом В.Г. [10, 11] и Консетовым В.В. [3] в СССР с учетом расслоенного течения пароводяной смеси и за рубежом (O. Garcia-Valladares [7], A. Dalkilic [20], L. Tang [22], A. Cavallini [23], J Chaddok [27] , H Jaster [28], Taitel, Y., & Dukler, A. E. [29]). В нашем случае полезно использовать эти подходы к описанию тепломассопереноса с учетом того, что теплофизические свойства перспективных рабочих тел отличаются от свойств воды на порядок. Кроме того, проведенные ранее эксперименты с хладонами (R113, R11 и др.) ориентированы на холодильную технику и невысокую плотность теплового потока q. В наших исследованиях предполагается выход на q до 100 кВт/м2, что соответствует реальному диапазону работы теплообменников в составе теплоутилизационных установок. Эти исследования необходимо дополнить экспериментами с отрицательным наклоном труб, т.е. встречным движением пара и конденсата, что соответствует варианту многоходового теплообменника. Прогресс компьютерной техники радикально расширил диапазон возможностей при изучении тепломассопереноса. Фундаментальные расчетно-экспериментальные исследования позволят детально проанализировать локальные характеристики процессов, обобщить результаты и разработать на этой основе методику расчета процесса массопереноса для перспективных РТ теплоутилизационных установок на базе органических теплоносителей. В ходе исследования предполагаются следующие этапы: – построение математической и компьютерной моделей конденсации пара в горизонтальных и слабонаклонных трубах; – разработка и обоснование способов интенсификации тепломассопереноса; – проведение экспериментальных исследований в диапазоне плотностей теплового потока до 100 кВт/м2, давлении 0,05÷0,50 МПа, температуре охлаждающей среды 15÷70°С, диапазоне углов наклона от горизонта 0÷(±0,05 rad); – разработка методики и обобщение результатов экспериментальных исследований; – сопоставление результатов экспериментальных и расчетно-теоретических исследований, верификация и корректировка математической и компьютерной моделей; – разработка методики расчета процесса конденсации пара перспективных рабочих тел в горизонтальных и наклонных трубах. Постановка задачи является новой, так как конденсация перспективных рабочих тел в горизонтальных и слабонаклонных трубах в режимах, представляющих интерес для теплоутилизационных установок на органическом цикле Ренкина, практически не исследована, их теплофизические свойства существенно отличаются от свойств воды, а методы интенсификации теплообмена требуют тщательной экспериментальной проверки. Полученные экспериментальные данные представят основу для верификации разрабатываемых математических моделей и разработки рекомендуемых обобщающих формул. Актуальность изучения процесса конденсации пара перспективных рабочих тел в горизонтальных и слабонаклонных трубах определяется потребностью современных технологий энергоэффективности и энергосбережения в разработках методик расчета теплообменных аппаратов для теплоутилизационных установок на базе органического цикла Ренкина с безуглеродным производством электроэнергии.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---