Исследование и разработка высокоэффективных теплообменных устройств нового класса на основе использования монодисперсных капельных потоков

В результате анализа научно-технической литературы и патентных ис-следований по тематике проекта показана актуальность и новизна направле-ния работ по высокоэффективным теплообменным устройствам на основе использования монодисперсных капельных потоков. Рассмотрены возмож-ные схемы течения капельных потоков в теплообменнике, выполнен расчет-ных анализ массогабаритных характеристик и разработана структурная схема теплообменного устройства нового класса.
Разработанная структурная схема при ее реализации позволяет обеспе-чить замыкание цикла системы отвода низкопотенциального теплоотвода с помощью теплообменного устройства нового класса и обеспечить генерацию потока монодисперсных капель, сбор капель, а также тепловую стабилиза-цию рабочего процесса.
Экспериментальные исследования процесса создания потока монодис-персных капель рабочего тела позволили установить основные физические закономерности диспергирования методом вынужденного капиллярного рас-пада. Получены зависимости, характеризующие влияние параметров диспер-гирования (частоты, амплитуды сигнала возбуждения и др.) на монодис-персность капельного потока. Выявлено существенное влияние частоты вы-нужденных колебаний на качество потока капель. Для обследованных пара-метров истечения рабочего тела частота не может быть меньше 5000 Гц. При этом значении частоты получен поток монодисперсных капель с размером капель – 300 мкм.

Выявлены основные физические закономерности улавливания монодисперсной капельной пелены; исследовано влияние вспомогательной несущей пленки на внутренней поверхности заборника капель на эффективность сбора теплоносителя; разработана конструкторская документация на демонстрационный образец теплообменного устройства нового класса.

Созданы аналитические методы расчета температурных полей оптически тонкой капельной пелены. Разработана трехмерная модель расчета тепловых характеристик пелены произвольной оптической толщины, программа расчёта. Проведены автономные испытания моделей генератора и заборника диспергированной капельной пелены. Создание демонстрационного образца Проведена технико-экономическая оценка теплообменного устройства нового класса. Разработан проект ТЗ на ОКР по высокоэффективным теплообменным устройствам нового класса на основе использования монодисперсных капельных потоков.