Гидродинамика входных цилиндрических коллекторов теплообменных аппаратов теплоэнергетических установок тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.14, кандидат наук Дубоносов Антон Юрьевич

• Дубоносов Антон Юрьевич
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Дубоносов Антон Юрьевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ГИДРОДИНАМИКЕ ВХОДНЫХ УСТРОЙСТВ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ КОЛЛЕКТОРОВ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ

1.1 Экспериментальные исследования течения теплоносителя в кожухотрубных теплообменниках теплоэнергетических установок тепловых электрических станций

1.2 Исследование неравномерности потока в теплообменниках с входными камерами с центральным осесимметричным подводом тепловых электрических станций

1.3 Гидравлические характеристики теплообменников тепловых электрических станций с несимметричным подводом теплоносителя

1.4 Влияние гидравлической неравномерности на тепловые характеристики кожухотрубных теплообменников теплоэнергетических установок тепловых электрических станций

1.5 Гидродинамика входных коллекторов теплообменников с внешним омыванием теплоэнергетических установок тепловых электрических станций

1.5.1 Конструкции раздающих коллекторных систем (РКС) теплообменников с центральным подводом и боковым отводом потока теплоэнергетических установок

1.5.2 Конструкции раздающих коллекторных систем теплообменных аппаратов с боковым подводом и центральным отводом потока ядерных энергетических установок

1.5.3 Конструкции раздающих коллекторных систем теплообменных аппаратов с торцевым подводом потока теплоэнергетических установок тепловых электрических станций

Выводы к Главе 1:

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ МОДЕЛИ ВХОДНОГО ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО КОЛЛЕКТОРА ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ

2.1 Экспериментальная установка

2.2 Методика измерений полей скорости модели входного цилиндрического коллектора теплообменного аппарата

2.2.1 Система измерений

2.2.2 Оценка точности результатов

2.2.3 Система измерения скоростей на выходе из входного устройства

Выводы к Главе 2:

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛЕЙ СКОРОСТИ МОДЕЛИ ВХОДНОГО ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО КОЛЛЕКТОРА ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА ТЕПЛОЭНЕРГКЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ

3.1. Программа экспериментов

3.1.1. Исследование гидродинамических характеристик входной камеры 1 цилиндрического раздаточного коллектора

3.1.2. Исследование гидродинамических характеристик входной камеры II цилиндрического раздаточного коллектора

Выводы к Главе 3:

ГЛАВА 4. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОБЩЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ГИДРАВЛИКИ ВХОДНЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ КОЛЛЕКТОРОВ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

Выводы к Главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение

Приложение

ОБОЗНАЧЕНИЯ

V - скорость, м / с;

Яе - число Рейнольдса; Б, ё - диаметр, мм;

Л

Н - динамический напор, Н / м ;

Л

Р - давление, Н / м ; О - расход, кг / с; Ь, 1 - размер, м;

Л

0 - расход, м / с; W - скорость, м / с;

X - текущая координата, м;

■У

е - площадь, м ;

1 - температура, К; б - шаг разбивки;

п - число отверстий; М - число Маха; Греческие символы:

- коэффициент гидравлического сопротивления; П - коэффициент гидравлической неравномерности; е - параметр;

ф - угол раскрытия диффузора, град; коэффициент скорости; а - коэффициенты разложения;

-5

р - плотность воздуха, кг/м ; текущий радиус, м;

-5

у - плотность жидкости, кг/м ; А - приращение; а - относительная погрешность;

V - кинематическая вязкость,м2 / с; у - эффективность теплообменника; Индексы:

1 - текущий номер; " - усреднение.

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Гидродинамика входных цилиндрических коллекторов теплообменных аппаратов теплоэнергетических установок»

Актуальность темы.

Одними из элементов, широко применяемыми на тепловых электрических станциях и ядерных энергетических установках, являются теплообменники, в которых протекает процесс перехода тепловой энергии от одного из видов теплоносителя к другому. Для успешного решения задачи надежного теплосъема необходимо знать гидродинамические характеристики элементов трактов теплоносителей и, в частности, входных устройств. Поле скоростей теплоносителя на входе в трубный пучок, например, формируется в основном на этом участке, и в дальнейшем теплообмен между трубками и теплоносителем определяется формой упаковки трубок и формой поля скоростей на выходе из входного устройства. В наибольшей степени сказанное относится к теплообменникам с высоким подогревом теплоносителя, в частности, к теплообменникам с жидкометаллическим теплоносителем ядерных энергетических установок. Степень разработанности темы.

Большой вклад в исследования гидродинамических характеристик теплообменного оборудования тепловых электрических станций внесли Больтенко Э.А., Дельнов В.Н., Габрианович Б.Н., Быстров П.И., Волохова Т.Г., Крапивин А.М., Субботин В.И., Трофимов А.С., Идельчик И.Е., Кумаев Б.Я., Коченков М.Н., Наседкин С.П., Кириллов П.Л., Ибрагимов М. Х., Новосельский О.Ю., Белугин А.В., Решетов В.А., Юрьев Ю.С., Владимиров М.А. и др.

Данные о гидродинамике входных устройств, используемых в технике, носят разрозненный характер и учитывают отдельные факторы, влияющие на гидродинамические характеристики.

Подобные данные чаще всего получают в ходе поверочных экспериментов на крупномасштабных или натуральных моделях (стендах), создаваемых в обоснование конкретных проектов, а обладая высокой точностью, эти данные в то же время остаются справедливыми в относительно узком диапазоне

изменения конструктивных и режимных параметров, поэтому они не могут эффективно использоваться для вновь проектируемых теплообменников на начальных стадиях проектирования, поскольку именно на этих этапах производится выбор типа конструктивных элементов тракта, определение основных геометрических соотношений, и этот выбор оказывает решающее влияние на возможности тракта в отношении обеспечения оптимального режима течения теплоносителя.

Поэтому важна экспериментальная информация по гидродинамике, которая оставалась бы справедливой в возможно более широком диапазоне геометрических и режимных параметров элементов тракта, в частности, входного устройства. Такая информация имеет двоякую ценность: с одной стороны, она может непосредственно использоваться в качестве справочного материала в процессе проектирования тракта теплообменника, с другой, может использоваться для отработки математических моделей и расчетных методик.

В настоящее время в литературе отсутствуют сведения о систематических многопараметрических экспериментальных исследованиях входных устройств теплообменного оборудования тепловых электрических станций. Основными трудностями здесь являются многообразие типов входных устройств цилиндрических коллекторов и практическая невозможность проведения экспериментов в широком диапазоне конструктивных и режимных параметров на крупномасштабных стендах. Вместе с тем, при всем многообразии конструктивного выполнения гидродинамического тракта возможно выделение типичных элементов и, соответственно, расчленение и упрощение общей задачи. Решение задачи нахождения оптимального варианта коллектора значительно облегчается при переходе от крупномасштабных стендов к мелкомасштабным, для которых значительно проще обеспечить структурную изменяемость модели и режимных параметров.

На основании вышеизложенного, работы по выбору оптимального варианта входного устройства цилиндрического коллектора теплообменных аппаратов являются актуальными.

Целью настоящей работы является повышение надежности и эффективности работы цилиндрических коллекторов теплообменных аппаратов тепловых электрических станций путем совершенствования и исследования влияния их геометрических и гидравлических характеристик на поле скоростей на выходе из входного устройства.

Задачи исследования.

Для достижения указанной цели необходимо:

1. Разработать методику экспериментального исследования влияния входных возмущений на поле скоростей на выходе из модели коллектора теплообменника.

2. Провести экспериментальное исследование влияния неравномерности подвода теплоносителя на входе в модель коллектора, геометрии днища модели входного коллектора и закрутки потока теплоносителя на входе в модель входного коллектора на поле скоростей на выходе из входного коллектора теплообменника.

3. Разработать математичкою модель исследуемого процесса.

4. Обобщить результаты исследования полей скорости на выходе входного коллектора при равномерной подаче теплоносителя в форме, пригодной для практического применения в инженерных расчетах.

Научная новизна.

- Разработана новая методика измерений полей скорости на выходе из модели входного устройства теплообменника при помощи многоточечного приемника давлений:

- Получены новые данные о влиянии на поле скорости на выходе из модели: неравномерности расхода теплоносителя на входе в модель, степени закрутки теплоносителя на входе в модель, геометрии днища модели в широком диапазоне режимных параметров.

- Разработана новая методика расчета поля скорости на выходе из модели при равномерном подводе теплоносителя на входе в модель.

- На основании экспериментальных данных предложены интерполяционные полиномы, описывающие поля скоростей в зависимости от сопротивления решетки, высоты и формы днища, радиуса.

Теоретическая значимость работы.

На основании экспериментальных данных получены интерполяционные полиномы для инженерных расчетов поля скоростей на выходе входной камеры при равномерном входе, зависящие только от высоты камеры, её диаметра и гидравлического сопротивления на выходе камеры.

Практическая значимость работы.

- Работа имеет прикладной характер, основная задача которой -повышение эффективности работы теплообменного оборудования теплоэнергетических установок тепловых электрических станций;

- Результаты исследований могут быть использованы при разработке проектов входных цилиндрических коллекторов теплообменного оборудования тепловых электрических станций;

- Предложены интерполяционные полиномы для инженерных расчетов поля скоростей на выходе входной камеры при равномерном входе;

- Разработана методика экспериментального аэродинамического исследования модели входных устройств теплообменников включающая специальную систему измерений на выходе из входного устройства;

- Выполненные исследования позволяют значительно сократить затраты денежных средств и времени при разработке новых типов теплообменных аппаратов, а также повысить их эффективность и надежность.

Результаты проведенных исследований приняты к внедрению на предприятии Автономная теплоэнергетическая компания (АТЭК) г. Краснодара.

Основные материалы диссертационной работы вошли в монографию Гапоненко А.М., Дубоносов А.Ю. «Гидродинамика входных цилиндрических коллекторов теплообменных аппаратов теплоэнергетических установок»: ФГБОУ ВПО «КубГТУ». - Краснодар: Издательский Дом-Юг, 2013.- 124с.

Методология и методы диссертационного исследования выбиралась исходя из поставленных решаемых задач с учетом особенностей эксперимента: разработана методика измерений полей скорости на выходе из модели при помощи многоточечного приемника давлений; на массиве экспериментальных данных предложена математическая модель и интерполяционные полиномы для расчета полей скорости с использованием регрессивного анализа. Использовались стандартные и специальные разработанные алгоритмы и программы.

Положения, выносимые на защиту:

- Методики экспериментального исследования;

- Методики измерения скорости на выходе из модели при помощи многоточечного приемника давлений;

- Результаты исследования полей скорости на выходе из модели входного устройства.

- Математическая модель, построенная на массиве экспериментальных данных, позволяющих рассчитывать распределение относительных скоростей на выходе из цилиндрического раздаточного коллектора.

Степень достоверности полученных результатов обеспечивается: тщательной метрологической проработкой методики исследования, учетом возможных источников погрешностей и контрольными балансовыми испытаниями экспериментального стенда; использованием современных математических методов обработки данных в сочетании с новейшими компьютерными технологиями: применением современных вычислительных программных комплексов, предназначенных для решения широкого спектра

задач по гидродинамике; удовлетворительной сходимостью расчетных и экспериментальных данных.

Апробация работы. Основные положения диссертации, научные её результаты представлялись, обсуждались и были одобрены:

- На научно- методических семинарах и заседаниях кафедры ТЭТ 20092013гг. Кубанского государственного технологического университета;

- Третьей международной научной конференции «ТТС-11», «Технические и технологические системы». 5-7 октября 2011 года, Краснодар, 2011г.;

- Четвертой международной научной конференции «ТТС-12» «Технические и технологические системы». 10-12 октября 2012 года Краснодар, 2012г.;

- На Второй межвузовской конференции: Автоматизированные информационные и электроэнергетические системы, Краснодар, 2012г.;

- На Международной научно - технической конференции: Энерго и ресурсосбережение в теплоэнергетике и социальной сфере. Южно-Уральск, 2013г.;

- На Международной научно - технической конференции: Состояние и перспективы развития электротехнологии. Иваново , 2013г.

По теме диссертации опубликовано 15 печатных работ.

Структура и объём работы

Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы из 88 наименований. Общий объём работы составляет 145 страниц печатного текста, включая 57 рисунков, 8 таблиц.

ГЛАВА 1 ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ГИДРОДИНАМИКЕ ВХОДНЫХ УСТРОЙСТВ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ КОЛЛЕКТОРОВ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ

1.1 Экспериментальные исследования течения теплоносителя в кожухотрубных теплообменниках теплоэнергетических установок тепловых электрических станций.

При определении теплогидравлических характеристик кожухотрубных теплообменников необходимо знать характер распределения теплоносителя по трубному пучку и межтрубному пространству. В большинстве случаев не представляется возможным аналитически определить характер раздачи теплоносителя по фронту трубной решетки при различных геометрических параметрах распределительных камер, и оценить отрицательное влияние неравномерности распределения скорости теплоносителя по сечению трубного пучка. Поэтому для решения этих вопросов необходимы экспериментальные исследования. Натурные исследования гидравлических характеристик трубного пучка и распределительных камер связаны обычно со значительными трудностями, поэтому необходимы исследования на моделях теплообменников, которые были выполнены.

В кожухотрубных теплообменниках [10,24,33,48 и др.] со сферическими и цилиндрическими камерами и центральным подводом теплоносителя (рис.1.1) неравномерность распределения потока по фронту трубной решетки возникает по причине различия в величине поперечного сечения подводящего трубопровода и распределительной камеры причем, чем больше сопротивление трубного пучка, и меньше различий в сечениях, тем меньше неравномерность. При подводе теплоносителя сбоку (рис. 1.1в) в центральной части решетки может появиться область низкого давления, а в месте столкновения струи с противоположной стенкой камеры - область высокого статического давления. Поэтому наиболее интенсивная раздача потока через решетку будет в области столкновения, а в центральной части

расход будет небольшим. Таким образом, равномерность расхода теплоносителя через трубную решетку зависит от гидродинамических процессов во входной камере.

Рисунок 1.1 - Схемы кожухотрубных теплообменных аппаратов.

а) - со сферическими камерами; б) - с цилиндрическими камерами; в) - с

боковым подводом теплоносителя.

Рисунок 1.2 - Схемы моделей входных камер и трубных пучков. а) - модели 1- 9 (табл. 1.1); б) - модели 1-8 (табл. 1.2); в) - модели 9-10 (табл. 1.2) с центральным подводом; г) - модели 9-10 (табл. 1.2) с боковым подводом.

Поэтому при экспериментальном определении гидравлических

характеристик моделей теплообменников главное внимание должно быть обращено на изучение гидродинамики потока во входных камерах. Исследуемые модели должны имитировать как входные камеры, так и трубный пучок, поэтому целесообразно значительное сокращение длины труб в моделях путем установки в трубы втулок, местное гидравлическое сопротивление которых эквивалентно сопротивлению трубной части. Исследования [10] проводились на воздушном стенде, что позволило наиболее просто и достоверно определять необходимые параметры потока. Подвод воздуха к патрубку входной камеры осуществлялся от входного участка, имеющего длину десять калибров. В экспериментах измерялись скорости воздуха в отверстиях трубной решетки с помощью трубки Пито -Прандтля, которая имела наружный диаметр носика 0,8 мм и могла перемещаться посредством специального координатника. В результате этих измерений определялась скорость в центре трубы - V макс. Для нахождения средней скорости использовалась зависимость V/Vмакс = f (Re). Общий расход воздуха по всем отверстиям трубной решетки сопоставлялся с расходом, измеренным с помощью дроссельной диафрагмы, различие в расходах, измеренных обоими способами, не превышало 3% . Исследования включали в себя следующий цикл опытов:

1 - определение гидравлических сопротивлений трубных решеток при обдуве их равномерным потоком воздуха;

2 - исследование гидравлических характеристик входных камер сферической формы с центральным расположением входящего патрубка;

3 - исследование гидравлических характеристик входных камер сферической и цилиндрической форм;

4 - исследование гидродинамических характеристик входных камер цилиндрической формы с боковым расположением подводящего патрубка;

5 - исследование гидравлических характеристик моделей теплообменников с входными и выходными камерами.

Таблица 1.1 - Геометрические характеристики моделей со сферической входной камерой и центральным расположением подводящего патрубка.

Параметр Номер модели

1 2 3 4 5 6 7 8 9

ё ,мм 5 3 2 5 3 2 5 3 2

п 211 211 211 211 211 211 211 211 211

1 , мм 30 30 30 30 30 30 30 30 30

Б ,мм 8 8 8 8 8 8 8 8 8

Э,мм 120 120 120 120 120 120 120 120 120

,мм 18 18 18 33 33 33 50 50 50

0,366 0,134 0,0566 0,336 0,134 0,0566 0,366 0,134 0,0566

Ср 7,0 86 600 7 86 600 7 86 600

Ид/Дрт 140 14,3 2,22 12,0 1,23 0,19 2,32 0,24 0,037

1. В этих опытах воздух от воздуходувки поступал в трубу круглого поперечного сечения длиной 11 калибров и диаметром, равным диаметру трубной решетки. В конце трубы перпендикулярно воздушному потоку размещалась исследуемая трубная решетка. В процессе экспериментов необходимо было выяснить зависимость гидравлического сопротивления трубной решетки в условиях равномерной раздачи потока по всем отверстиям от геометрических параметров решетки и гидравлической нагрузки. Постановка этой серии опытов была обусловлена необходимостью экспериментально подтвердить возможность использования расчетных формул для определения коэффициента гидравлического сопротивления плоских и трехслойных решеток, содержащихся в справочнике [35].

Такая проверка необходима при значениях числа Рейнольдса Яе в отверстиях решетки меньше 10000; в этой области расчетные формулы [35]являются приближенными.

Были исследованы трубные решетки всех экспериментальных моделей теплообменников, геометрические параметры которых приведены в таблице 1.1. Опыты показали, что расхождение опытных данных по £ со справочными не превышает 10 % при Re > 104 . Однако, при Re < 104 -это расхождение достигало 15-18% . При обработке экспериментальных данных в расчеты авторы закладывали опытные значения £ .

2. Целью следующей серии опытов было определение характера раздачи потока по фронту трубной решетки в зависимости от её геометрических параметров и сопротивления. При этом соотношение между динамическим напором набегающей струи и сопротивлением трубной решетки Нд /АР изменялось в интервале 140-0,037, что позволило апробировать методики расчета гидравлической неравномерности авторов [10] при наиболее неблагоприятных условиях раздачи потока.

В таблице 1.1 приведены геометрические характеристики исследованных моделей. В данной серии опытов оставались постоянными толщина трубной решетки I , число отверстий п , шаг разбивки ^ , диаметр трубной решетки. Путем изменения диаметра отверстий (й = 2 -5мм) и диаметра подводящего патрубка (В = 18-50 мм) исследовалось влияние параметра Нд /АР на условия раздачи потока по фронту трубной решетки. Расход воздуха изменялся при этом в пределах С=0,0154-0,0214кг/с.

Получено, что изменение массового расхода практически не влияет на распределение потока по решетке. Экспериментально подтверждено, что основным фактором влияющим на распределение потока по фронту решетки, является соотношение между динамическим напором струи Нд и сопротивлением решетки АР. При Нд /АР =140 (табл.1.1, мод. 1максимальная скорость в центре решетки примерно в 15 раз превышала среднюю, а в области г / Я = 0,5 - 0,9 происходил даже подсос воздуха из окружающей среды во входную камеру через отверстия решетки. Это

объяснялось недостаточным растеканием струи по фронту решетки и значительным эжектирующим эффектом струи при прохождении её через входную камеру. При Нд /АР = 0 04 (мод. 9) раздача потока практически равномерна.

Исследованы также гидравлические характеристики входных камер при наличии нескольких подводящих патрубков. На рис. 1.3 приведена схема модели и распределение скоростей в трубной решетке для сферической входной камеры с тремя симметрично расположенными подводящими патрубками. Суммарная площадь сечения этих патрубков соответствует сечению одиночного патрубка диаметром В = 18мм. Из рис 1.3 видно, что и в этом случае трубная решетка работает неравномерно, а максимальные значения коэффициентов гидравлической неравномерности трубной решетки по абсолютной величине не отличается от полученного при испытании аналогичной входной камеры с одним центральным подводящим патрубком.

1 I 1

шип

Рисунок 1.3 (а, б) - Схема модели со сферической камерой и тремя подводящими патрубками (а) и распределение скоростей по трубной решетке

(б).

Рисунок 1.3в - Распределение потока по трубной решетке для модели 10 с

боковым подводом. 1- на расстоянии х = 0,Ш от подводящего патрубка; 2- х = 0,2Э ; 3 - х= 0,50; 4 - х = 0,8Э; 5- х = 0,9Э.

Таблица 1.2- Геометрические характеристики моделей с трёхслойной решеткой и центральным расположением подводящего патрубка_

Параметр Номер модели

Сферические камеры (см . рис .6.2.б) Цилиндрические камеры

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

п 211 211 211 211 211 211 211 211 200 200

ё, мм 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5

11, мм 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30

1,мм 30 5 5 5 30 5 30 30 30 30

ё0,мм 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

10,мм 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4

Б,мм 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8

Э, мм 120 120 120 120 120 120 120 120 115 115

Эк,мм 18 18 33 33 33 50 50 50 18 18

0,366 0,366 0,366 0,366 0,366 0,366 0,366 0,366 0,366 0,366

Ь,мм 60 60 60 60 60 60 60 60 57 30

Ср 300 280 280 80 300 280 15 300 300 300

Нд/Арт 6,58 7,05 0,606 2,0 0,567 0,12 1,5 0,11 5,47 5,47

3. Цель следующей серии опытов - сравнение гидравлических характеристик сферических и цилиндрических входных камер. Сопротивление матрицы изменялось с помощью дополнительной решетки, устанавливаемой между входной и выходной трубными досками, имитирующей гидравлическое сопротивление пучка трубок натурного теплообменника при неизменном диаметре отверстий решетки. Во входных камерах цилиндрической формы имеет место резкое изменение проходного сечения на выходе из подводящего патрубка в камеру. В табл. 1.2 приведены геометрические характеристики исследованных моделей [3]. Эта серия опытов также подтвердила, что основным критерием, определяющим неравномерность потока, является соотношение Нд / АР . При этом характер зависимости пг ( г / Я ) и максимальные значения коэффициентов гидравлической неравномерности для входных камер сферической и цилиндрической форм практически были одинаковы. При приближении входного отверстия подводящего патрубка к трубной решетке неравномерность потока по трубной решетке возрастает, так как степень расширения струи уменьшается, а радиус ядра, где сохраняется начальная скорость течения, возрастает.

4. Опыты были проведены на двух моделях, геометрические параметры которых аналогичны моделям 9 и 10 (табл. 1.2). На рис. 1.3в представлена зависимость коэффициента гидравлической неравномерности п = /(У), где У - безразмерная поперечная координата, отсчитанная от оси патрубка, для различных сечений Х по ходу движения струи для модели 10.Резкое увеличение давления в сечении, наиболее удаленном от входа потока, вызванное ударом струи о преграду, приводит к интенсивной раздаче потока в этой области. Далее струя растекается по стенке камеры и одновременно раздается через решетку, поэтому вся периферийная область у входного патрубка в результате эжектирующего воздействия струи и отрыва её от стенки работают с пг >1При сравнении максимальных значений видно, что они мало отличаются по значению, но достигаются в разных

местах трубной решетки. Максимальная неравномерность раздачи теплоносителя при боковом подводе потока оценивалась по формуле:

где Н - динамический напор набегающей струи; АР - потеря давления на трубной решетке.

5. Рассмотренные выше опыты были основаны на предположении, что на характер распределения потока по трубной решетке теплообменника основное влияние оказывают гидродинамические процессы, протекающие во входной камере. Однако необходимо было экспериментально подтвердить, что характер распределения потока по сечению трубного пучка остаётся неизменным для модели теплообменника после установки выходной камеры с отводящим патрубком аналогичной конструкции, а также для определения потерь энергии на прокачку теплоносителя как во входных и выходных камерах, так и в проточной части теплообменника в целом.

Опыты проводились на воздушном стенде. Модели теплообменников состояли из входной и выходной камер сферической или цилиндрической форм с центральным расположением патрубков и трехслойной трубной решетки, имитирующей трубный пучок. В опытах определялись: статическое давление по длине проточной части модели, а также скорость в различных местах трубной решетки. Скорость в отверстиях решетки измерялась подвижной пневмометрической трубкой Пито - Прандтля.

Опыты показали, что после установки выходной камеры характер раздачи потока по фронту трубной решетки остался практически таким же, как и при испытании одной входной камеры с трубной решеткой, различие в значениях коэффициента гидравлической неравномерности не превышало 10%, что подтверждает допущения о преобладающем влиянии процессов гидродинамики во входной камере на характер течения теплоносителя по трубной решетке.

(1.1)

1.2 Исследование неравномерности потока в теплообменниках с входными камерами с центральным осесимметричным подводом тепловых электрических станций.

Одной из важных задач при проектировании теплообменников является обеспечение равномерного распределения потока теплоносителя по трубному пучку. Во входных камерах сферической и цилиндрической форм с центральным расположением подводящего патрубка не обеспечиваются условия для равномерной раздачи потока по фронту трубной решетки. Это связано с тем, что свободная затопленная струя, выходящая из подводящего патрубка, в объёме входной камеры расширяется незначительно и только при подходе к фронту трубной решетки начинает растекаться радиально. Одним из способов, обеспечивающих равномерное растекание потока по фронту трубной решетки, является применение входных камер, в которых происходит полное расширение струи от сечения подводящего патрубка до сечения трубной решетки. В [35] предложена формула для оценки степени растекания струи ¥с/¥р по фронту решетки в зависимости от коэффициента гидравлического сопротивления решетки полученная в результате

экспериментального исследования гидродинамики плоских решеток, применяемых для выравнивания поля скоростей теплоносителя в различных устройствах:

где N - коэффициент, характеризующий поле скоростей в входном сечении патрубка.

Если отношение длины подводящего патрубка к её диаметру Ь/О >4, то можно принимать N ~ 1.

Авторами [24, 33] проведены экспериментальные исследования с целью получения равномерного распределения потока по трубной решетке при минимальных размерах входной камеры и подводящего патрубка. Исследовались модели входной камеры в виде короткого диффузора.

( 1.2 )

Геометрические характеристики этих моделей приведены в табл. 1.3, а на рис. 1.4 приведены их конструктивные схемы. Модели 1 и 2 отличались углами раствора диффузора, а модель 3 была изготовлена с криволинейным профилем диффузора. Результаты исследования моделей входных камер в виде коротких диффузоров приведены на рис.1.5. Видно, что коэффициент гидравлической неравномерности для рассматриваемых входных камер слабо зависит от формы диффузора. Максимальные значения п наблюдаются в центре трубной решетки; они практически не отличаются от значений, полученных при испытаниях цилиндрических камер без диффузора. Низкая гидравлическая эффективность входных камер данной конструкции является следствием большого угла раствора диффузора, при котором не обеспечивается плавное, безотрывное движение потока. Проведенные исследования подтвердили, что при отрыве струи от стенок диффузора параметры внутри замкнутого пространства входной камеры мало отличаются от параметров свободной затопленной струи и деформация её происходит только в непосредственной близости от поверхности трубной решетки.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Дубоносов Антон Юрьевич, 2015 год

- Y др..

"i j=i

При расположении каналов по вершинам равносторонних треугольников

Л

n;>6 (кроме центральной точки) и ДР; < а / 6. Число Рейнолъдса Re для i-го канала

V • d,

г max k

Re г max

V

Для нахождения средних скоростей в каналах использовалась зависимость У/Умакс =^е)

Вид функции У(г) , аппроксимирующей значения средних скоростей по радиусу коллектора У! = У(г) представим в виде:

I

у(г) = , (4.2)

У=о

где I - максимальная степень полинома аппроксимации.

Выбор полиноминальной аппроксимирующей функции обусловлен следующим:

- параметры а j : определяются сравнительно просто методом наименьших квадратов (МНК), т.к. это уравнение линейно относительно а j

полином легко интегрируется;

- всегда можно подобрать полином с достаточной точностью описывающей У1 (1=1,М);

- площадь кругового коллектора для радиуса гК : Б^г2К, площадь

2 2

кольца между радиусами г1-1 и г1 Б=п (г1 - г1-1 ).

Примем шаг дискретизации А по радиусу г1 А=1/(К+1), в свою очередь г1=А(1-0.5) , 1 = 1, N , г0=0 , К- количество разбиений радиуса. Расход теплоносителя через 1 - ое кольцо:

2л Г

0 = к|V5)ds = к11г¥{г)йфйт = 2лк .г¥{г)Ф

(4.3)

0 Г;_

Л

где к - коэффициент пористости, к =Ротв/8 = М ёк/Б)

При расположении каналов по вершинам равносторонних треугольников:

к=п , где 5- шаг между каналами.

Подставим в (4.3) выражение для У(г) из (4.2) и проинтегрируем:

<2, = 2 Л |г • £ву • г'сЬ =2лк2е-(г/*2 - г—2). (4.4)

7=0 7 + 2

У=0

Общий расход через решетку коллектора:

I с

д = 2лк | гУ(г) dг = 2лк^-С-4+2

о У=о 7 + 2

N

2 е

г=1

При гк=1

С

е =2л 2-У

У=0 7 + 2

(4.5)

По определению относительных скоростей:

=

V

(е)

V

г • Vг)dг

(е)

2лк

5/ 5 р1 г 2лк. г • Г

- 5/

Г г^г

•'Г-1

С

5 [Ч^

2 У+2

V у=о7 + 2 5

^(г,7+2 - Г,-+2)

СУ

2 У + 2

(4.6)

г

s

г

г-1

г

I

I

2 • Ыг = 1 .о/у .

Отметим, что шаг дискретизации радиуса А не зависит от " 5 " и "М". Это дает возможность определить шаг дискретизации в соответствии с решаемой задачей, т.е. разбивать радиус неравномерно, что создает определенное преимущество при аппроксимации экспериментальных значений функцией У(7) •

При расчете коллектора с непрерывным оттоком (с мелкоячеистыми сетками на выходе) динамические давления определялись как среднее арифметическое из замеренных значений, поэтому величина скорости, в 1 п

точке V = 3.9 - ТАР/, ] . Последующие расчетные формулы (3^6) остаются

\п}=!

верными и для коллектора с непрерывным оттоком при к = 1 в (4.3). Таким образом, приведенная методика позволяет описать распределение скоростей на выходе из коллектора как с непрерывным, так и с дискретным оттоком теплоносителя, что в свою очередь, дает возможность построить математическую модель распределения расхода в коллекторах указанных типов [78, 79, 80].

Как показывают расчетные [47,38,39,70,29,69] и экспериментальные [68,44,34,37,80,74] данные, а также данные наших измерений, на выходную гидравлическую неравномерность расходов из решетки коллектора оказывают влияние следующие основные факторы: геометрические размеры камеры (Н и Д), коэффициент гидравлического сопротивления выходной решетки коллектора £р, неравномерность выходного профиля скоростей, наличие вихреобразований в объеме камеры и др.

Так как во все расчетные формулы оценки гидравлической неравномерности Пг входят относительная высота коллектора ( И=Н/К ) и коэффициент гидравлического сопротивления решетки £р , то при построении плана эксперимента необходимо рассмотреть именно эти два фактора. Таким образом, вид предполагаемой модели следующий:

у/ ^^ ^ Гр

а,

и* £ V

м=о ^=0 р=о п ъ р

При равномерном подводе теплоносителя в коллектор модель удовлетворяет следующим физическим условиям:

Л г ( ^ ,г ) = 1 п для любых £р,г,

11т Лг (^ ,г ) = 1

Ъз ^^ для любых И,г.

Для определения уравнения регрессии была построена матрица полного факторного эксперимента согласно которой при двух факторах, варьируемых на трех уровнях, потребуется 3*3 =9 экспериментов. Экспериментальные данные взяты из материалов настоящей работы. Для инженерных расчетов желательно, чтобы модель (4.7) содержала минимум элементов ар,Б,^, с другой стороны она должна как можно точнее описывать профиль скоростей на выходе из коллектора. Поэтому вид модели и ее параметры арД^ определялись методом МНК при пошаговой регрессии [30].

В результате расчетов на ЭВМ была получена следующая аналитическая зависимость для коллектора, в котором и/(г=Я)^0: ( в сечении на 0,15м ниже выходного сечения камеры):

л = у/- « 1 + (о,о227 + о,о446г - о,о716г2 - о,184г5 + о,221г10 ) /У Н2Ъ

п Ър (4.8)

Для модели, в которой и/(г=Я)=0:

л = У/~ «1 + —— (о,176 + 3,282г - 12,821г2 - 8,о43г5 + 1,2942г6 ) ¡г /у к2; ' ' ' ' '

Среднеквадратичное отклонение экспериментальных точек от кривых (4.8,4.9) не превышает 6%. Коэффициент детерминации модели (4.8) - 0,967, модели (4.9) 0,95. На рис. 4.1-4.6 приведены экспериментальные распределения относительных скоростей по радиусу решетки коллектора, а также приведены числа Рейнольдса Яе, вычисленные по средней расходной скорости для каждого из режимов. На этих же графиках нанесены распределения относительных скоростей полученные по моделям (4.8,4.9). Сравнение и анализ экспериментальных и расчетных значений показывает их хорошее совпадение во всей области выходного сечения решетки коллектора. На рис. 4.7,4.8 приведены распределения относительных скоростей на выходе из решетки коллектора полученные расчетным [41,68,29,81] и экспериментальным [68,81] путем. Хорошее совпадение расчетов с экспериментом наблюдается только при сравнительно большой относительной высоте коллектора И = Н/Д=0,139. Здесь все расчетные кривые лежат в пределах 5 % разброса от экспериментальных точек. Однако, уже и при такой относительной высоте коллектора В.Н.Олейник [47] отмечает, что расчетные кривые не описывают вихреобразование в центре коллектора (зона 0-0,15Я). Совпадение расчетных кривых с экспериментом ухудшается с уменьшением относительной высоты. Использование формулы из работы [38] приемлемо только в диапазоне 0,0347 < 0,139 (что отмечают и сами авторы), при И =0,024 ее применять уже нельзя. Расчетная методика, предложенная в работе [68], в целом удовлетворительно описывает экспериментальные данные, приведенные в этой же работе. Однако, обе методики [38, 68] плохо учитывают вихреобразование в центре коллектора, особенно при относительно малых высотах коллекторной камеры. Разница между расчетом и экспериментом при. И = 0,024 в центре коллектора составляет ~ 20 % [58] и 36 % [28].

периферийную часть выходного профиля поля скоростей. На самом конце выходного сечения (зона O,85 R-R) расхождение между расчетом и экспериментом достигает 50 % и более. Кривые, построенные по модели (9) имеют отклонение от эксперимента не более 6 % при всех значениях относительных высот коллектора (рис.4.7). Однако, при высоте h =0,139 модель 4.9) дает большее отклонения от эксперимента [68], чем в указанных выше работах [29,41,81]. Это можно объяснить тем, что профиль скоростей на входе в коллектор в процессе экспериментов по которым построена модель (4.9) не был строго симметричным, а имел небольшой сдвиг максимума скорости ко дну коллектора. Этим же объясняется и более глубокая зона центрального вихря, которая сглаживается по мере

Рисунок 4.1 - Распределение относительных скоростей на выходе из раздаточного коллектора с мелкоячеистыми сетками и плоским, дном (Н/Д=0,025). Где, - о -, - ♦ -, -х - эксперимент; -., — расчет по (4.8)

Рисунок 4.2 - Распределение относительных скоростей на выходе из раздаточного коллектора с плоским дном и мелкоячеистыми се.тками (Н/Д = 0,05).,

Где, - о -, - * -, -х - эксперимент; -. , — расчет по (4.8)

Рисунок 4.З - Распределение относительных скоростей на выходе из раздаточного коллектора с плоским дном и мелкоячеистыми сетками (Н/Д=0,1)

Где, - о -, - * -, -х - эксперимент; -. , — расчет по (4.8)

х

V

/з

и

и

о,9

0.8

о,7

0,6

Л ^25 ЯгНУ/О*

\ д д > Л

\ о с \\ \ д

о <Л 4)0 \о 0

А с

А

о

02 /

ОМ

0,6 О,в у/ц

Рисунок 4.4 - Распределение относительных скоростей на выходе из

раздаточного коллектора с трубным пучком (Н/Д=0,025) Где, -о-, -А- эксперимент; расчет по зависимости (4.9)

Рисунок 4.5 - Распределение относительных скоростей на выходе из раздаточного коллектора с трубным пучком с (Н/Д=0,05), где, -о-, -Д-эксперимент; расчет по зависимости (4.9)

V

и

го

од

0,7

-<Хл

А А <0

У-52 ЯеГОРЫО*1 \ \ ^=25 ■ 1 V

<

о.г

0,6 0,8

Рисунок 4.6 - Распределение относительных скоростей на выходе из раздаточного коллектора с трубным пучком (Н/Д = 0,065), где, -о-, -Д-эксперимент, расчет по зависимости(4.9)

0 о,* ЧА 0,4 0>5 0,Ь 0,7 о, В 0,9 ^/Й

Рисунок 4.7 - Сравнение распределений скорости на выходе из решетки коллектора, полученные по зависимостям разных авторов с экспериментальными данными [68].

........ работа [38],-.-.-.-.-. работа [68],_ расчет по модели (4.9)

о - h = 0,139; ф - h =0,0347; А - h -0,024 ; £ =50.

Рисунок 4.8 - Сравнение распределений скорости на выходе из решетки коллектора, полученные по зависимостям разных авторов с экспериментальными данным [58], где:

работа [47];_работа [29]; -.-.-.-.- работа [41];

-..-..-..-..- работа [11]; о, ф, А - эксперимент [68], h и £ те же, что и на рис.4.7.

Таким образом, приведенная методика перехода от дискретного оттока теплоносителя из решетки коллектора к непрерывному, а также математическая модель, построенная на массиве экспериментальных данных, позволяют рассчитать распределение относительных скоростей на выходе из цилиндрического раздаточного коллектора в зависимости только от его геометрических параметров Н, Д и гидравлического сопротивления решетки £р с точностью до 6 %.

Выводы к Главе 4

1. Предложены интерполяционные полиномы для инженерных расчетов поля скоростей на выходе входной камеры при равномерном входе, зависящие только от высоты камеры, её диаметра и гидравлического сопротивления на выходе камеры.

2. Сравнение и анализ экспериментальных и расчетных значений показывает совпадение по всей области выходного сечения решетки коллектора. Среднеквадратичное отклонение экспериментальных точек от точек кривых, полученных по аналитическим зависимостям предложенного в работе не превышало 6%.

3. Впервые предложена методика перехода от дискретного оттока теплоносителя из решетки коллектора к непрерывному, а также математическая модель, построенная на массиве экспериментальных данных, позволяют рассчитать распределение относительных скоростей на выходе из цилиндрического раздаточного коллектора в зависимости только от его геометрических параметров Н, Д и гидравлического сопротивления решетки £ с точностью до 6 %.

133

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты теоретических и экспериментальных исследований заключаются в следующем:

1. Впервые разработана методика экспериментального аэродинамического исследования моделей входных цилиндрических коллекторов теплообменников включающая специальную систему измерений для выполнения большого объема экспериментальных работ, обеспечивающую одновременное многоточечное измерение скоростей на выходе из модели с погрешностью до 5%.

2. Разработана методика экспериментальных исследований структуры течения и неравномерности распределения потока на выходе входных устройств и проведены экспериментальные исследования полей скорости на выходе из модели входного устройства при различных сочетаниях высоты камеры, геометрии днища камеры, входных возмущений и гидравлических сопротивлений на входе и выходе камеры входного устройства.

3. Впервые установлено, что с увеличением гидравлического сопротивления на входе во входную камеру от 0,2 до 0,9 неравномерность на выходе при неравномерном входе значительно снижается. Минимальное снижение в 2, максимальное в 20 раз.

4. Впервые установлено также, что выравнивание поля скоростей на выходе из камеры зависит от неравномерности на входе - чем больше входная неравномерность, тем меньше выравнивание и определено, что увеличение гидравлического сопротивления на выходе из входной камеры до 13 приводит к значительному уменьшению неравномерности выходного поля скоростей, по аналогии с действием параболического днища, устанавливаемого в камере.

5. Экспериментально установлено, что увеличение высоты днища от 5мм до 20мм приводит к уменьшению выходной неравномерности. Наиболее эффективное выравнивание поля скоростей и частичное управление им достигается при сочетании параболического днища, сопротивления на выходе из камеры, равного 13 и высот камеры 10 и 20 мм.

6. На основании экспериментальных данных получены интерполяционные полиномы и предложены для инженерных расчетов поля скоростей на выходе входной камеры при равномерном входе, зависящие только от высоты камеры, её диаметра и гидравлического сопротивления на выходе камеры. При этом, сравнение и анализ экспериментальных и расчетных значений показывает их хорошее совпадение во всей области выходного сечения решетки коллектора. Среднеквадратичное отклонение экспериментальных точек от точек кривых, полученных по аналитическим зависимостям, предложенным в работе, не превышало 6%.

7. Предложена методика перехода от дискретного оттока теплоносителя из решетки коллектора к непрерывному, а также математическая модель, построенная на массиве экспериментальных данных, позволяют рассчитать распределение относительных скоростей на выходе из цилиндрического раздаточного коллектора в зависимости только от его геометрических параметров Н, Д и гидравлического сопротивления решетки £p с точностью до 6 %.

8. Основные материалы диссертационной работы вошли в монографию: «Гидродинамика входных цилиндрических коллекторов теплообменных аппаратов теплоэнергетических установок» Дубоносов А.Ю., Гапоненко А.М./ ФГБОУ ВПО «КубГТУ». - Краснодар: Издательский Дом-Юг, 2013.- 124с. Издание ориентировано на научных работников, специалистов, студентов вузов, аспирантов, бакалавров, магистров, занимающихся вопросом исследования, проектирования теплообменного оборудования ТЭУ по направлению 140100 - «Теплоэнергетика и теплотехника» и используется при изучении дисциплины «Тепломассообменное оборудование промышленных предприятий». Результаты проведенных диссертационных исследований по теме «Гидродинамика входных цилиндрических коллекторов теплообменных аппаратов теплоэнергетических установок» приняты к внедрению на предприятии Автономная теплоэнергетическая компания («АТЭК») города Краснодара.

1. А.с. 1759119 СССР, МКИ Р 26 Е 9/02. Раздающий коллектор теплообменного аппарата/Дельнов В.Н., Казаков Е.К., Ремизов 0. В. //Открытия. Изобретения. 1997 . № 27.

2. А.с. 1616939 СССР, МКИ Р 26 Р 9/02. Распределительный коллектор /Болтенко Э А., Дельнов В Н //Открытия. Изобретения. 1998 . № 27

3. А.с. 1607536 СССР, МКИ Р 28 В 7/00 Кожухотрубный теплообменник /Габрианович Б.Н., Дельнов В.Н. //Открытия. Изобретения. 1991 №34.

4. А.с 1609265 СССР, МКИ Р 26 В 7/00. Кожухотрубный теплообменник /Габрианович Б.Н., Дельнов В.Н. //Открытия Изобретения. 1987 . №27.

5. А.с. 1732756 СССР, МКИ Р 26 Б 7/00. Кожухотрубный теплообменник /ГабриановичБ.Н , Дельнов В.Н..//Открытия.Изобретения. 1988 . №12..

6. А.с. 1332994 СССР, МКИ Р 26 В 7/00, Р 26 Р 9/02. Кожухотрубный теплообменник / Габрианович Б.Н., Дельнов В.Н.,. Владимиров М А.//Открытия Изобретения. 1967. №31.

7. А.с. 1505124 СССР, МКИ Р 26 Р 9/02. Поворотная камера теплообменника/ Габрианович Б.Н., Дельнов В.Н., Миловидов И.В.//Открытия Изобретения 1969 №32.

8. А.с. 1631069 РФ, МКИ Р 26 В 7/00, Р 26 Р 9/02. Теплообменный аппарат /Дельнов Б.Н., Файзуллин Ф.Х. // Открытия. Изобретения, 1995 . №.24.

9. Бахарев В.А., Трояновский В.Н. Основы проектирования и расчета отопления и вентиляции с сосредоточенным выпуском воздуха. М.: Профиздат, 1958. -286с.

10. Быстров П.И., Михайлов В.С. Гидродинамика коллекторных теплообменных аппаратов. М.: Энергоиздат, 1982. -223 с.

11. Волохова Т.Г., Симкин А.С., Шлейфер В.А. Гидравлическое сопротивление пучков стержней с дистанционирующими решетками. В сб.: Теплообмен и гидродинамика однофазного потока в пучке стержней. -Л.: Наука, 1979, с.135-142.

12. Гапоненко А.М., Авакимян Н.Н., Даценко Е.Н., Дубоносов А.Ю. Экспериментальное исследование гидродинамики входных цилиндрических коллекторов теплообменников. //Научный журнал КубГАУ, № 79(05), 2012г.С. 1-12.

13. Гапоненко А.М., Авакимян Н.Н., Даценко Е.Н., Дубоносов А.Ю. Регрессионные полиномы, описывающие поле скоростей на выходе кругового раздаточного коллектора теплообменника.// Автоматизированные информационные и электроэнергетические системы. Краснодар, Издат.КубГТУ. 2012г. С.219-224.

14. Гапоненко А.М., Авакимян Н.Н., Даценко Е.Н., Дубоносов А.Ю. Экспериментальное определение влияния неравномерности подвода теплоносителя на входе цилиндрического коллектора на выходную неравномерность.//Автоматизированные информационные и электроэнергетические системы. Краснодар, Издат.КубГТУ. 2012г. С.229-233.

15. Гапоненко А.М., Авакимян Н.Н., Даценко Е.Н., Дубоносов А.Ю. Экспериментальная установка для исследования гидродинамики входного цилиндрического коллектора теплообменника. // Энергосбережение и водоподготовка. 2012, №4(78). С.- 48 - 51.

16. Гапоненко А.М., Арестенко Ю.П., Даценко Е.Н., Дубоносов А.Ю., Овчинникова Е.И. Стенд для исследования гидродинамических характеристик цилиндрического коллектора. // Технические и технологические системы: ТТС - 11, матер. Третьей междунар. Научной конфер.// Краснодар КВВАУЛ, 2011г. -С. 287 - 291.

17. Гапоненко А.М., Щепакин М.Б., Даценко Е.Н., Дубоносов А.Ю. Стенд для исследования гидродинамики входного цилиндрического коллектора теплообменника. // Изв.ВУЗов, техн. науки, 2012, №2. С.- 55-60.

18. Гапоненко А.М., Авакимян Н.Н., Даценко Е.Н., Дубоносов А.Ю. Полиномиальная аппроксимация полей скоростей на выходе из кругового раздаточного коллектора теплообменника.//Изв.ВУЗов, техн. науки, 2012, №6. С.- 46-49.

19. Гапоненко А.М., Арестенко Ю.П., Даценко Е.Н., Дубоносов А.Ю., Овчинникова Е.И. Анализ поля скоростей на выходе из кругового раздаточного коллектора. // Технические и технологические системы: ТТС -

20. Гапоненко А.М., Арестенко Ю.П., Даценко Е.Н., Дубоносов А.Ю., Овчинникова Е.И. Стенд для исследования гидродинамических характеристик цилиндрического коллектора. // Технические и технологические системы: ТТС - 11, матер. Третьей междунар. Научной конфер.// Краснодар КВВАУЛ, 2011г. -С. 287 - 291.

21. Гапоненко А.М., Щепакин М.Б., Даценко Е.Н., Дубоносов А.Ю. Поле скоростей на выходе из кругового раздаточного коллектора . //Энергосбережение и водоподготовка. 2012, №1(75). С. - 65 - 67.

22. Гапоненко А.М., Авакимян Н.Н., Даценко Е.Н., Дубоносов А.Ю. Приближение поля скоростей на выходе из цилиндрического коллектора степенными рядами. // Технические и технологические системы: ТТС - 12, матер. Четвёртой междунар. Научной конфер.// Краснодар КВВАУЛ, 2012г. -С.- 104 - 107.

23. Горлин С.М. Экспериментальная аэродинамика. М.: Высшая школа, 1970. 30с.

24. Гидродинамические характеристики распределительных камер аппаратов с раздачей потока через решетку / А.М. Крапивин. .И.Быстров, Г.И.Анофриев и др. -Энергомашиностроение, 1975,№7, с. 20-22.

25. Гидродинамика и безопасность ядерных энергетических установок. -Сб. ГНЦ РФ ФЭИ,Обнинск , 1999, т. 3, с. 142-158.

26. ГОСТ 8.501-81 Погрешности, допускаемые при измерении линейных размеров.

27. ГОСТ 2648-78 ГСП. Тягомеры, напоромеры, тягонапоромеры. Общие технические условия.

28. Горшенин Д.С., Мартынов А.К. Руководство к практическим занятиям в аэродинамической лаборатории. М.: Машиностроение, 1967. -229с.

31. Дудинцев Л.М. Аэродинамические исследования задачи вентиляционного воздуха через перфорированный подшивной поток: Автореферат дис. канд. техн. наук. - М., 1959. -26с.

32. Изучение гидродинамических характеристик элементов тракта теплоносителя ЯЭУ: Отчет/КПИ.,: Руководитель работы А.С.Трофимов 2.42.01.02 - 81,: № гр 81086235, инв. № 02830073328 - Краснодар, 1982. -104 с.

33. Исследование гидравлических характеристик трубного пространства теплообменников /А. М. Крапивин, П.И.Быстров, Г. И. Анофриев и др.-Теплоэнергетика, 1975 №1, с. 58-61.

34. Идельчик И . Е. Аэродинамика промышленных аппаратов. -М.: Энергия,1964 .- 286 с.

35. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям.-М.:Машиностроение, 1975,- 558 с.

36. Измерение и учет расхода газа: Справочное пособие.-М.: Недра,1979.-304с.

37. Иделъчик И.Е. Аэродинамика технологических аппаратов.-М.:Машиностроение, 1983.

38. Кумаев Б. Я. , Леончук С. П. , Швецов Ю.Е. и др. Расчет течения теплоносителя в напорном коллекторе ядерного реактора: Препринт JS 1674. Обнинск: ФЭИ, 1985.

39. Коченов И.О., Новосельский О.Ю. О гидравлическом расчете системы охлаждения ядерного peaктора//Атомная энергия. 1967.т.23, вып.2. С.П3-120.

40. Кузнецов М.М., Наседкин С.П., Демура В.Т. К вопросу о расчете кругового раздаточного коллектора //Теплообмен в энергооборудовании АЭС. -Л. , 1986. С.137-143.

41. Кириллов П.Л., Юрьев Ю.С., Бобков В.П. Справочник по теп-логидравлическим расчетам: (Ядерные реакторы, теплообменники, парогенераторы). Под общ.ред. П.Л.Кириллова. М.:Энергоатомиздат, 1984.

42. Лошкин В.А., Мочан С.И., Фомина В.Н. Обобщение материалов по аэродинамическим сопротивлениям шахматных поперечно-омываемых пучков труб. Теплоэнергетика, 1971, №10, с. 41-48.

43. Носов М.М. Барнакова Т.С. Сопротивление отверстий в присутствии проходящего потока. В сб.:Промышленная аэродинамика. М.:1959, с.20-37.

44. Наседкин С.П., Аэродинамический стенд для исследования процессов перемешивания в аппаратах со струйным подводом охлаждающей воды. Л., 1980. - Деп. в ГОСИНТИ 8.04.81, №32-81.

45. Новосельский О.Ю., Решетов В.А., Смирнов В.П., Оценка коллекторного эффекта в гидравлическом расчете реактора // Вопр.атомн. науки и техн. Сер. Реакторостроение. 1976 . Вып.2(13). С.75-76.

46. Структура турбулентного потока и механизм теплообмена в каналах /М.Х. Ибрагимов, В.И. Субботин, В.П. Бобков и др.-М.: Атомиздат, 1978.296 с.

47. Олейник В.Н. К вопросу о гидравлическом расчете осесимметричного раздаточного коллектора //Теплоэнергетика, 1960.№ 12. С.ЗС-32.

48. Пермяков В.А., Даниленкова И.И. Результаты исследования на моделях гидравлических характеристик водных трактов конденсаторов турбинПТ-25 -90, К-200-300, и К- 300-240. - Труды ЦКТИ, 1965, вып.63. с. 36-42.

49. Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы. - М.: Госэнергоиздат ,1953.-384 с.

50. Подготовка к изучению гидродинамических характеристик элементов входного устройства: Отчет КПИ инв. №2.42.01.02-81 Руководитель работы А.С. Трофимов; Краснодар, 1981. -48с.

51. Патент 1760644 РФ, МКИ Р 26 Р 9/02. Раздающая камера теплообменника/ Габрианович Б.Н., Дельнов В.Н. //Открытия. Изобретения. 1997. №.34.

54. Патент 2026574 РФ, МКИЛ F 26 F 9/02. Раздающая камера теплообменника/ Дельнов В.Н., Файзуллин Ф.Х. //Открытия. Изобретения. 1995. № 4.

55. Патент 1625065 РФ, МКИ F 26 F 9/02. Раздающая камера теплообменника// Дельнов В.Н., Файзуллин Ф.Х. //Открытия. Изобретения. 1998 №22 .

56. Патент 1631961 РФ МКИ G 21 с 15/24. Ядерный реактор реактор корпусного типа /Габрианович Б.Н., Дельнов В.Н., Денисов Б.В., Спиридонов К.А., Шишкин В.А.//Открытия. Изобретения. 1999 №34.

57. Патент 2044990 РФ, МКИ6 F 26 F 9/00. Устройство для оптимизации гидродинамики коллекторной системы теплообменного аппарата /А. В. Белугин, Б.Н.Габрианович, Дельнов В.Н., Рухадзе В К //Открытия. Изобретения. 1995. № 27.

58. Патент 2025799 РФ, МКИ5 G 21 с 15/02. Ядерныйреактор./ Габрианович Б.Н, Дельнов В.Н. //Открытия. Изобретения. 1994. № 24.

59. Патент 2044961 РФ, МКИ6 F 26 D 7/00, F 26 F 9/02. теплообменный аппарат / Дельнов В Н., Файзуллин Ф X //Открытия. Изобр.. 1995. № 27.

60. Патент 2044991 РФ, МКИЬ F 26 F 9/02. Способ управления профилем скорости среды на выходе из распределительного коллектора и устройство для его осуществления / Вьюнников Н.В., Дельнов В.Н. //Открытия. Изобретения. 1995. № 27.

61. Патент 2027967 РФ, МКИ6 F 26 D 7/12. Теплообменный элемент /ГабриановичБ.Н , Дельнов В.Н., Файзуллин Ф.Х. //Открытия. Изобретения. 1995. №.3.

62. Патент 1623595 РФ, МКИ5 F 26 F 1/40, 1/06. Теплообменный элемент /ДельновВ.Н., Файзуллин Ф.Х., Базанов К.Б. // Открытия. Изобретения. 1995. №3.

63. Патент 2055406 РФ, МКИ G 21 с 9/00. Ядерная энергетическая установка корпусного типа /Антонов A.M., Дельнов В.Н., Капинос Г. А., Ремизов 0. В., Силин В А.//Изобретения. 1996. №6.

64. Патент 2056652 РФ, МКИ6 G 21 с 9/00, G 21 с 15/16. Энергетическая установка корпусного типа ( варианты ) /Дельнов В.Н., Капинос Г.А., Ремизов О.В., Цыганок А.А.//Открытия Изобретения. 1996. №8.

65. Патент 2062515 РФ, МКИ6 G 21 с 9/00, G 21 с 15/16. Ядерная энергетическая установка корпусного типа /Дельнов В.Н., Ремизов О.В., Цыганок А.А. // Открытия.Изобретения . 1996.№25.

66. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Л.: Химия, 1970. -624с.

67. РД 50-213-80. Правила измерения расхода газов и жидкостей стандартными сужающими устройствами.

68. Решетов В.А., Смирнов В.П., Пикулева Т.А. Гидравлика кругового раздаточного коллектора// Вопросы атомной науки и техники. Сер. Реакторостроение. 1976. Вып.2 (13). С.65-74.

69. Решетов В.А., К расчету кругового раздаточного коллектора// Вопр. атомн.науки и техн. Сер. Физика и техника ядерных реакторов, 1980. Вып.2(11). С.65-71.

70. Субботин В.И., Кощеев В.М., Номофилов Е.В. и др. Решение задач реакторной теплофизики на ЗВМ.-М.:Атомиздат. 1979.

71.Техническое задание на проведение научно-исследовательской работы по теме «Изучение гидродинамических характеристик элементов тракта теплоносителя ЯЭУ». ФЭИ, 1982. -8с.

72. Теплообмен и гидродинамика однофазного потока в пучке стержней. Л.: Наука, 1979. -183с.

73. Талиев В.Н. Аэродинамика вентиляции. -М. :Стройиздат, 1979.

76. Фукс С.Н. Работа отдельных зон поверхности охлаждения конденсаторов ЛМЗ нового типа.-Теплоэнергетика, 1955 , №11, с. 51-56.

77. Фукс С.Н. Исследование работы конденсатора турбины К-150-130. -ХТГЭ.- теплоэнергетика,1963, №8,с. 10- 16.

78. Гапоненко А.М., Авакимян Н.Н., Даценко Е.Н., Дубоносов А.Ю. Моделирование поля скоростей на выходе из цилиндрического коллектора. Международная научно - техническая конференция: Состояние и перспективы развития электротехнологии. Иваново, 2013г.

79. Гапоненко А.М., Арестенко Ю.П., Дубоносов А.Ю. Моделирование неравномерности подвода теплоносителя на входе цилиндрического коллектора теплообменника. Международная научно - техническая конференция: Энерго и ресурсосбережение в теплоэнергетике и социальной сфере. Южно-Уральск, 2013г.

80. Гапоненко А.М., Дубоносов А.Ю. Гидродинамика входных цилиндрических коллекторов теплообменных аппаратов теплоэнергетических установок: монография/ ФГБОУ ВПО «Кубгту». -Краснодар: Издательский Дом-Юг, 2013.- 124с.

81. Юрьев Ю.С., Владимиров М.А. Расчет гидравлических характеристик плоского осесимметричного раздаточного коллектора: Препринт 1327. Обнинск. ФЭИ, 1982.

82. Идельчик И.Е. Аэродинамика технологических аппаратов. - М.: Машиностроение, 1983. - 351с.

83. Гапоненко А.М., Дубоносов А.Ю., Даценко Е.Н. Экспериментальное исследование и полиноминальная аппроксимация полей скорости теплоносителя на выходе из модели круговых раздаточных коллекторов теплообменного оборудования тепловых электростанций ядерных энергетических установок. // Журнал «Фундаментальные исследования» Российской Академии Естествознания №12 (часть 6), с. 1162-1166.

85. Кумаев В.Я. Леончук М.П. Влияние входной азимутальной неравномерности расхода на течение теплоносителя в цилиндрическом коллекторе ядерного реактора. Препринт ФЭИ-1460, Обнинск, 1983-18с.

86. Габрианович Б.Н., Дельнов В.Н. Гидродинамические неравномерности теплоносителя на входе в активную зону ядерного коллектора, обусловленные коллекторным эффектом. // Атомная энергия. 2011. Т. 11 Вып. 3. С.177-180

87. Габрианович Б.Н., Дельнов В.Н. Гидродинамические эффекты в раздающей коллекторной системе реакторной установки с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем. // Новые промышленные технологии 2011. №1 С.43-47.

88. Габрианович Б.Н., Дельнов В.Н. Гидродинамика коллекторных систем ядерных энергетических установок // Изв.вузов. Сер. Ядерная эенергетика. 2007. №1 С.113-121.

АКТ

Об использовании результатов диссертационной работы на тему: «Гидродинамика входных цилиндрических коллекторов теплообменных аппаратов теплоэнергетических установок» выполненных Дубоносовым Антоном Юрьевичем в учебном процессе.

На основании анализа полученных данных при экспериментальном исследовании модели входных устройств цилиндрических коллекторов теплообменных аппаратов теплоэнергетических установок:

1. Получены новые данные о влиянии на поле скорости на выходе из модели: неравномерности расхода теплоносителя на входе в модель, степени закрутки теплоносителя на входе в модель, геометрии днища модели.

2. Предложены интерполяционные полиномы лля инженерных расчетов попя скоростей на выходе входной камеры при равномерном входе, зависящие только от высоты камеры, ее диаметра и гидравлического сопротивления на выходе камеры.

3. Впервые предложена методика перехода от дискретного оттока теплоносителя из решетки коллектора к непрерывному, а также математическая модель, построенная на массиве экспериментальных данных, позволяющая рассчитать распределение относительных скоростей на выходе из цилиндрического раздаточного коллектора в зависимости только от высоты камеры, ее диаметра и гидравлического сопротивления.

4. Основные материалы диссертационной работы вошли в монографию: «Гидродинамика входных цилиндрических коллекторов теплообменных аппаратов теплоэнергетических установок» Дубоносов А.Ю., Гапоненко A.M.. ФГБОУ ВПО «КубГТУ». - Краснодар: Издательский Дом-Юг, 2013.- 124с. Издание ориентировано на научных работников, специалистов, студентов вузов, аспирантов, бакалавров, магистров, занимающихся вопросом исследования, проектирования теплообменного оборудования ТЭУ по направлению 140100 - «Теплоэнергетика и теплотехника» и используется при изучении дисциплины «Тепломассообменное оборудование промышленных предприятий»

5. Использование результатов НИР подтверждаем: Директор института нефти,

Зав.кафедрой теплоэнергетики

и теплотехники КубГТУ

доктор технических наук, профессор

Декан ФОО ИНГиЭ к.т.н., доцент КубГТУ

газа и энергетики КубГТУ доктор технических наук, профессор

Ю.П. Арестенко

A.M. Гапоненко

Д.Г. Антониади

Открытое акционерное общество

«Автономная теплоэнергетическая компания»

юр адрес: 350000 РФ, г Краснодар, ул. Длинная, 120 понт адрес 300000 РФ г Краснодар ул Селезнева 190

ОКПО 03504534 ОГРН 1022301974420 ИНН/КПП 2312054894/230750001 тел [phone]. фа«с (8611231-57-30 e-mail oaoaieKiiSKr.eclo.ni www krteplo ru

от

та IT » ■ г\ i tc^iw i и

на N9

от

Справка

Дана Дубоносову Антону Юрьевичу в том, что результаты проведенных диссертационных исследований под руководством заведующего кафедрой «Теплоэнергетики и теплотехники» Кубанского государственного технологического университета, д.т.н., профессора Гапоненко A.M. По теме «Гидродинамика входных цилиндрических коллекторов теплообменных аппаратов теплоэнергетических установок» приняты к внедрению на предприятии Автономная теплоэнергетическая компания («АТЭК») города Краснодара.

Начальник производственно-технической службы

В.Г. Мартюшенко