Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технологических моделей интенсифицированных жидкостных теплообменников

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.516.11.6024
Организация
ООО "НПО ТЕРМЭК"
Руководитель работ
Наумов Александр Лаврентьевич
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
17,5 млн
Внебюджетные средства
5 млн

Разработка опытно-промышленных теплообменников нового поколения с высокой интенсивностью теплообмена, обеспечивающее защиту от осаждения солей жесткости на теплообменных поверхностях.

Соисполнители

Организация
ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ"

Участники проекта

Зам. руководителя работ
Рассказов Александр Валентинович

Этапы проекта

1
26.04.2007 - 30.09.2007
1. Представлен обзор настоящего состояния теории и аналитических решений по интенсификации турбулентного теплообмена с внешним воздействием на поток различной природы (изменения рельефа поверхности теплообмена, пульсации расхода, акустическое воздействие и др.).
2. Разработана физико-математическая модель теплообмена для турбулентного течении жидкости с различными видами воздействий на вязкий подслой и ядро жидкости. Модель представляет собой систему уравнений турбулентного переноса с источниковыми членами, конкретный вид которых будет уточняться при сопоставлении экспериментальных и расчетных данных; будут сопоставлены модели турбулентности из известных в настоящее время (k-, k-, напряжений Рейнольдса и др.), в которых будет учтено влияние поверхностных турбулизаторов и вибрационных воздействий на гидродинамику и теплообмен для начального участка и развитого режима течения.
3. На данной стадии исследований, выбрана к- модель турбулентности. На модельном примере численного расчета, модель сопоставлена с известными критериальными зависимостями. Получено удовлетворительное соответствие (расчет и эмпирические данные по тепловой нагрузке реального аппарата расходятся, примерно, на 11 %), что указывает на возможность использования принятого подхода к анализу получаемых далее экспериментальных данных.
4. Представлены данные о режимах работы (начальные и граничные условия для задачи физико-математического описания) промышленных теплоэнергетических аппаратов.
5. На основании проведенного обзора исследований показано, что среди возможных типов рельефных турбулизаторов, наиболее предпочтительными по критерию (Nu/Nu0)/(ξ/ξ0) являются кольцевые пережатия, нанесенные на поверхности труб, а также углубления в виде лунок.
6. По материалам обзора установлено, что одновременное влияние вибродинамического воздействия и применение турбулизаторов на теплообмен и трение теоретически и экспериментально на настоящий момент не исследовалось, а влияние пульсаций расхода на теплоотдачу и сопротивление проявляется лишь при колебаниях с относительно высокими амплитудами (при турбулентном режиме течения теплообмен увеличивается в 1,7 раз по сравнению со стационарном случаем
7. Установлено, что наличие турбулизаторов в 3-5 раз снижает солеотложения на обеих поверхностях труб, причем зависимость термического сопротивления слоя солеотложений (Rф) от времени имеет асимптотический характер и через 100-150 ч значение Rф становится постоянным.
8. Определены задачи дальнейшего экспериментального изучения интенсификации процессов теплообмена.
Развернуть
2
01.10.2007 - 31.12.2007
1. Представлен обзор настоящего состояния теории и аналитических решений по интенсификации турбулентного теплообмена с внешним воздействием на поток различной природы (изменения рельефа поверхности теплообмена, пульсации расхода, акустическое воздействие и др.).
2. Разработана физико-математическая модель теплообмена для турбулентного течении жидкости с различными видами воздействий на вязкий подслой и ядро жидкости. Модель представляет собой систему уравнений турбулентного переноса с источниковыми членами, конкретный вид которых будет уточняться при сопоставлении экспериментальных и расчетных данных; будут сопоставлены модели турбулентности из известных в настоящее время (k-, k-, напряжений Рейнольдса и др.), в которых будет учтено влияние поверхностных турбулизаторов и вибрационных воздействий на гидродинамику и теплообмен для начального участка и развитого режима течения.
3. На данной стадии исследований, выбрана к- модель турбулентности. На модельном примере численного расчета, модель сопоставлена с известными критериальными зависимостями. Получено удовлетворительное соответствие (расчет и эмпирические данные по тепловой нагрузке реального аппарата расходятся, примерно, на 11 %), что указывает на возможность использования принятого подхода к анализу получаемых далее экспериментальных данных.
4. Представлены данные о режимах работы (начальные и граничные условия для задачи физико-математического описания) промышленных теплоэнергетических аппаратов.
5. На основании проведенного обзора исследований показано, что среди возможных типов рельефных турбулизаторов, наиболее предпочтительными по критерию (Nu/Nu0)/(ξ/ξ0) являются кольцевые пережатия, нанесенные на поверхности труб, а также углубления в виде лунок.
6. По материалам обзора установлено, что одновременное влияние вибродинамического воздействия и применение турбулизаторов на теплообмен и трение теоретически и экспериментально на настоящий момент не исследовалось, а влияние пульсаций расхода на теплоотдачу и сопротивление проявляется лишь при колебаниях с относительно высокими амплитудами (при турбулентном режиме течения теплообмен увеличивается в 1,7 раз по сравнению со стационарном случаем
7. Установлено, что наличие турбулизаторов в 3-5 раз снижает солеотложения на обеих поверхностях труб, причем зависимость термического сопротивления слоя солеотложений (Rф) от времени имеет асимптотический характер и через 100-150 ч значение Rф становится постоянным.
8. Определены задачи дальнейшего экспериментального изучения интенсификации процессов теплообмена.
Развернуть
3
01.01.2008 - 30.06.2008
Разработана конструкторская документация на исследуемые теплообменники, изготовлен стенд для лабораторных испытаний элементов жидкостных трубчатых теплообменных аппаратов с интенсифицированной поверхностью теплообмена.
Проведены экспериментальные исследования, позволившие определить безразмерные коэффициенты теплопередачи и коэффициенты трения на трубках с различными видами турбулизаторов потока
Развернуть
4
01.07.2008 - 31.10.2008
Создан опытный образец теплообменника нового поколения на основе разработанного технического задания.
Выполнена разработка инвестиционного проекта по промышленному освоению массового производства теплообменников нового поколения с расчетом основных параметров проекта: периода окупаемости и инвестиционных средств с учетом дисконтирования, чистого дисконтированного дохода (NPV), внутренней нормы рентабельности (IRR) и др.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

1.6 Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований и создание научно-технического задела в области энергоэффективности, энергоснабжения и ядерной энергетики
Продолжительность работ
2010 - 2012, 29 мес.
Бюджетные средства
2 млн
Организация
КазНЦ РАН
профинансировано
Продолжительность работ
2010 - 2012, 27 мес.
Бюджетные средства
6 млн
Организация
ИТ СО РАН
профинансировано
Продолжительность работ
2009 - 2011, 26 мес.
Бюджетные средства
90 млн
профинансировано
Тема
Разработка технологических моделей интенсифицированных жидкостных теплообменников
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
36 млн
Количество заявок
9
Тема
Разработка технологии и создание опытных образцов интенсифицированных теплообменников.
Продолжительность работ
2009 - 2011, 28 мес.
Бюджетные средства
110 млн
Количество заявок
4
Тема
Проведение исследований и разработка технологических основ модификации функциональных поверхностей теплообменного оборудования для защиты от коррозии, предотвращения намораживания влаги и накапливания отложений.
Продолжительность работ
2008, 2 мес.
Бюджетные средства
2 млн
Количество заявок
3
Тема
Разработка нового поколения стабильных нанофлюидных систем с аномально высокой теплопроводностью для высокоэффективных теплообменных устройств.
Продолжительность работ
2009 - 2010, 12 мес.
Бюджетные средства
15 млн
Количество заявок
2
Тема
Разработка технологических решений по интенсификации теплообменных процессов в системах теплоснабжения и отопления зданий и сооружений на основе наноуровневой модификации функциональных поверхностей теплотехнического оборудования.
Продолжительность работ
2009 - 2010, 17 мес.
Бюджетные средства
11 млн
Количество заявок
2