Нестационарная теплоотдача насадки в регенеративном воздухоподогревателе тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.14, кандидат наук Макарушкин Данила Витальевич

• Макарушкин Данила Витальевич
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Макарушкин Данила Витальевич

ВВЕДЕНИЕ

1. НЕКОТОРЫЕ ПРОБЛЕМЫ РЕГЕНЕРАТИВНЫХ ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛЕЙ

1.1. Типы и назначение регенеративных воздухоподогревателей

1.2. Методы теплового расчёта регенеративных воздухоподогревателей

1.3. Влияние длительности теплового процесса на коэффициент теплоотдачи поверхности твёрдого тела

1.4. Методы исследования теплоотдачи в нестационарных условиях

1.5. Учет влияния инерционности термодатчиков

1.6. Сопряженная задача теплообмена насадки и теплоносителя

1.7. Выводы и задачи исследования

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛООТДАЧИ В НЕСТАЦИОНАРНЫХ УСЛОВИЯХ

2.1. Лабораторный стенд

2.2. Насадка регенератора

2.3. Условия работы стенда

2.4. Метрологическая часть

2.5. Выводы

3. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛООТДАЧИ В НЕСТАЦИОНАРНЫХ УСЛОВИЯХ. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Учёт влияния инерционности термопар на показания термодатчиков, измеряющих нестационарные температуры потоков теплоносителей

3.1.1. Математическая модель теплообмена спая термопары и теплоносителя

3.1.2. Результаты корректировки показаний термопар и их анализ

3.2. Методика исследования теплоотдачи

3.3. Результаты измерений среднего за период коэффициента теплоотдачи

пакета пластин

3.4. Обобщение результатов уравнением подобия

3.5. Оценка неопределённости результатов измерения коэффициента

теплоотдачи

3.6. Выводы

4. РАСЧЕТ ПРОМЫШЛЕННОГО РЕГЕНЕРАТИВНОГО ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛЯ С УЧЕТОМ ВЛИЯНИЯ НЕСТАЦИОНАРНОСТИ НА ТЕПЛООТДАЧУ НАСАДКИ

4.1. Сопряжённая задача теплообмена насадки и теплоносителей

4.1.1. Краевая задача теплопроводности тела

4.1.2. Температурные поля в потоках теплоносителей

4.1.3. Сопряжение температурных полей в теле и теплоносителях

4.2. Расчет парогенератора ТГМ-84 Б с регенераторами РВВ-54 м

4.3. Оценка экономического эффекта

4.4. Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ А - Электрическая схема контроллера

ПРИЛОЖЕНИЕ Б - Микроконтроллерная программа

ПРИЛОЖЕНИЕ В - Акт о внедрении результатов научно-исследовательской работы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Нестационарная теплоотдача насадки в регенеративном воздухоподогревателе»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. В подавляющем числе случаев тепловые процессы в технических устройствах протекают при изменяющихся во времени параметрах, то есть в нестационарных условиях. При относительно небольших скоростях (темпах) изменения параметров условия протекания теплообмена считают квазистационарными и влиянием нестационарности на теплообмен пренебрегают. Однако в некоторых энергетических объектах, таких как ракетная техника, газотурбинные двигатели, двигатели внутреннего сгорания, лазерные установки и др. влияние нестационарности на теплообмен существенно. Исследования В.К. Кошкина, Е.М. Сперроу и Р.Р. Сигель, В.Л. Сергеева и др. показали, что теплоотдача поверхностей тел в условиях нестационарного теплообмена существенно отличается от теплоотдачи в стационарных условиях. Пренебрежение влиянием нестационарности на теплоотдачу в процессе проектирования энергетических установок может быть причиной как больших потерь энергии при последующей их эксплуатации, так и низкого рабочего ресурса.

К числу устройств, в которых теплообмен протекает в нестационарных условиях, относятся регенеративные воздухоподогреватели (РВП). Темп изменения температуры теплоаккумулирующего твердого тела (насадки) и теплоносителей в РВП, зависящий от циклической частоты процесса регенерации, может изменяться в широких пределах. Например, в РВП металлургических печей (кауперах) с насадкой из низко теплопроводного толстостенного шамота длительность периодов нагревания/охлаждения измеряется десятками минут, в РВП энергетических парогенераторов - десятками секунд, в РВП газотурбинных установок - секундами, в РВП отопительно-вентиляционных систем - секундами и долями секунды.

Как учитывается влияние нестационарности на теплопередачу в РВП? Известные математические модели тепловых процессов в РВП: Х. Хаузена, А. Шака, С.С. Кутателадзе, В.К. Мигая, В.М. Дацковского, М.И. Низовцева и

соав. и др. - ограничиваются учетом влияния на теплопередачу только нестационарной теплопроводности насадки. Во всех моделях априори предполагается, что на теплоотдачу поверхности насадки нестационарность влияния не оказывает. Однако это предположение, как показали выполненные ранее в КГЭУ К.М. Волченко и А.Ш. Низамовой под руководством Ю.А. Кирсанова экспериментально-теоретические исследования, может вносить грубую погрешность в расчеты теплопередачи в РВП. Важность для теплофизики данного вопроса, с одной стороны, и недостаточная изученность его, с другой стороны, заставляет вернуться к нему вновь.

Изучение зависимости теплоотдачи от длительности процесса теплообмена важно как для теории теплообмена вообще, так и теории регенеративных воздухоподогревателей и других устройств, где протекают нестационарные тепловые процессы.

Диссертация соответствует специальности 01.04.14 — Теплофизика и теоретическая теплотехника для технических наук в области исследования по следующим пунктам:

по п. 5. Экспериментальные и теоретические исследования однофазной, свободной и вынужденной конвекции в широком диапазоне свойств теплоносителей, режимных и геометрических параметров теплопередающих поверхностей;

по п. 9 Разработка научных основ и создание методов интенсификации процессов тепло- и массообмена и тепловой защиты.

Цели и задачи исследования.

Целью исследования является: установление экспериментально-теоретическим путем зависимости между длительностью процессов теплообмена и значением коэффициента теплоотдачи насадки регенеративного воздухоподогревателя.

Задачи исследования:

1. Модернизировать наиболее близкий аналог лабораторного стенда путем усовершенствования системы переключения потоков для исключения

присосов, создания современной системы автоматической регистрации и управления тепловыми процессами в регенеративном воздухоподогревателе.

2. Разработать методику исследования на автоматизированном стенде с регенеративным воздухоподогревателем с учетом инерционности термопар, измеряющих температуру потоков теплоносителей.

3. Провести серию экспериментов с насадками в виде пакетов параллельных пластин из различных материалов, применяемых в регенеративных воздухоподогревателях. Измерить мгновенные и средние за период работы регенеративного воздухоподогревателя коэффициенты теплоотдачи насадки при различных длительностях периодов и расходах теплоносителей.

4. Обобщить результаты измерений среднего коэффициента теплоотдачи пакета параллельных пластин уравнением подобия.

5. Построить математическую модель теплообмена пластинчатой насадки в регенеративном воздухоподогревателе, циклически омываемой потоками холодного и горячего теплоносителей, с учетом экспериментально измеренной зависимости температур теплоносителей во времени.

6. Произвести оценку влияния длительности периодов на теплоотдачу в регенеративном воздухоподогревателе и на показатели энергетического парогенератора.

Научная новизна:

1. Разработана методика измерения коэффициента теплоотдачи насадки в циклических процессах ее обтекания холодным и горячим теплоносителями по зарегистрированным автоматизированной измерительной системой стенда изменяющихся во времени параметрам, отличающаяся тем, что учитывается влияние инерционности термопар на показания термодатчиков, измеряющих быстро изменяющуюся температуру теплоносителей.

2. Впервые экспериментально подтверждены теоретические данные о характере изменения коэффициента теплоотдачи насадки в ограниченных по времени процессах.

3. Получено новое уравнение подобия для средней за период теплоотдачи пакета параллельных пластин с учётом длительности периода нагрева/охлаждения, а также режима течения потока.

4. Построена математическая модель регенеративного воздухоподогревателя на основе аналитического решения сопряжённой задачи циклического теплообмена пластины с холодным и горячим теплоносителями, отличающегося тем, что в решении использован уточненный закон изменения во времени температур теплоносителей перед пластиной.

Достоверность результатов подтверждается использованием аттестованной измерительной аппаратуры; удовлетворительной воспроизводимостью результатов измерений коэффициентов теплоотдачи насадки; обоснованностью методов аналитического решения задач математической физики.

Методология и методы диссертационного исследования. Теоретической и методологической основой диссертационного исследования послужили современные положения теории теплообмена, разработки отечественных и зарубежных ученых в области исследования нестационарных процессов. Для достижения поставленной цели и решения указанных задач использованы: методы аналитического решения задач теплообмена, экспертные оценки, эксперимент с применением моделирующей установки, технология языка программирования общего назначения (QwickBasic, С).

Теоретическая и практическая значимость работы:

Теоретическая значимость заключается в углублении знаний о тепло-физических процессах, протекающих при кратковременном теплообмене тела с теплоносителем. Практическая значимость работы заключается в повышении точности расчёта коэффициента теплоотдачи пакета параллельных пластин в ограниченных по времени процессах, характерных для различных энергетических установок. На примере регенеративных воздухоподогревателей РВВ-54 м, работающих в составе энергетического парогенератора ТГМ-84 Б, показано существенное влияние длительности периодов охлажде-

ния/нагревания насадки на теплоотдачу пластинчатой насадки и теплопере-дающую способность регенератора.

Связь диссертационной работы с планами научных исследований.

Исследования проводились по планам госбюджетных тематик Минобрнауки РФ № 0217-2014-0002 (2016 г.) «Исследование процессов теплообмена при течении капельных жидкостей и газовых сред в каналах и узлах теплообмен-ного оборудования»; № 0217-2016-0003 (2017 г.) «Исследование теплопере-носа при течении реологически сложных жидкостей и релаксационных свойств в твердых телах, моделирование волновых процессов в гетерогенных средах»; № 0217-2018-0006 (2018 - 2019 гг.) «Развитие научных основ энергоэффективных, ресурсосберегающих и экологически безопасных технологий добычи и переработки тяжелого углеводородного сырья, а также транспортировки, распределения и использования энергоносителей». С 2018 г. исследования выполняются при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований по научному проекту № 18-48-160012 р_а.

Внедрение результатов работы. Результаты работы использованы для расчёта температуры предварительного подогрева воздуха в калорифере, обеспечивающий бескоррозионный режим работы регенератора РВВ-54м, при работе на мазуте-100 парогенератора ТГМ-84Б Казанской ТЭЦ-1 АО «Татэнерго» (2017-2018 гг.). Экономический эффект, подтверждённый приведённым в приложении актом о внедрении, составляет не менее 14 млн. руб/год на один котлоагрегат.

Автор защищает:

1. Методику измерения температуры потоков теплоносителей с учётом инерционности термопар.

2. Методику измерения теплоотдачи пакета пластин при циклическом теплообмене с холодным и горячим теплоносителями.

3. Результаты измерения мгновенных и средних за период значений коэффициентов теплоотдачи пакетов параллельных пластин разной геометрии и из различных материалов.

4. Уравнение подобия средней за период теплоотдачи пакета параллельных пластин, учитывающее длительность периода нагрева/охлаждения, геометрию и физические свойства пластин, а также режим течения теплоносителя.

5. Решение сопряжённой задачи циклического теплообмена твёрдого тела с холодным и горячим теплоносителями.

Апробация работы:

Работа обсуждалась на научно-технических конференциях и семинарах российского и международного уровня: II Поволжская научно-практическая конференция приборостроение и автоматизированный электропривод в топливно-энергетическом комплексе и жилищно-коммунальном хозяйстве, г. Казань, 2016; XII международная молодежная научная конференция «Тинчу-ринские чтения», г. Казань, 2017 г.; XXXIV Сибирский теплофизический семинар, г. Новосибирск, 2018 г.; VII Российская национальная конференция по теплообмену (РНКТ-7), г.Москва, 2018; Международная научно-практическая конференция «Альтернативная и интеллектуальная энергетика», г. Воронеж, 2018 г; Научно-техническая конференция по итогам совместного конкурса фундаментальных исследований РФФИ - РТ в 2018 г.; Итоговые научные конференции Казанского научного центра РАН по итогам 2016, 2017, 2018 г.г.

Доклады и тезисы докладов опубликованы. Работа в целом заслушана на расширенном заседании лаборатории ТВТ Института энергетики и перспективных технологий ФИЦ КазНЦ РАН и получила одобрение и поддержку.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 10 печатных работ, в том числе 4 статьи в рекомендованных ВАК журналах, 1 статья, рецензируемая в SCOPUS.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка сокращений и условных обозначений, списка ис-

пользованных источников информации из 133 наименований и приложений; изложена на 138 страницах текста, содержит 38 рисунков и 5 таблиц.

1. НЕКОТОРЫЕ ПРОБЛЕМЫ РЕГЕНЕРАТИВНЫХ ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛЕЙ

1.1. Типы и назначение регенеративных воздухоподогревателей

Регенеративные воздухоподогреватели (РВП) служат для передачи между теплоносителями низкопотенциального тепла. Основное применение РВП - это утилизация тепла уходящих газов. Возможность передачи теплоты между теплоносителями с небольшой разностью температур обеспечивает большая поверхность теплообмена в единице объёма, характерная для РВП [1, 2].

В РВП твёрдое тело, называемое насадкой или набивкой, поочерёдно омывается двумя потоками теплоносителя, теплопередача осуществляется за счёт теплоёмкости насадки.

РВП, по способу чередования процессов нагрева и охлаждения, делятся на два типа: с движущейся насадкой и с неподвижной. РВП с движущейся насадкой, в свою очередь, делятся, по способу перемещения насадки на роторные и линейные. В зависимости от направления потока относительно оси вращения роторные делят на дисковые и барабанные. В дисковых РВП теплоноситель движется вдоль оси вращения, в барабанных вдоль радиуса барабана. На рис. 1.1 представлен дисковый РВП [3, 4]. Материал набивки выбирается, исходя из параметров воздуха и охлаждаемого газа, в составе которого могут присутствовать пары серной кислоты, а также зола. Исследованиями влияния отложений занимались В.Ш. Ма-годеев, Б.А. Перьмяков [5], В.В. Бухмиров и соавт. [6], С.К. Исматходжаев [7]. Перегородками ротор разделён на секторы для отделения потоков горячего газа и воздуха. При вращении ротора насадка, в сектор которой поступает горячий газ, нагревается, аккумулируя в себе теплоту. При обдувании холодным воздухом она отдаёт накопленное тепло. Тем самым происходит теплообмен (теплопередача) между двумя теплоносителями - уходящими газами и воздухом. Во вращающихся регенераторах, установленных после котлов на электростанциях, используется насадка в виде профилированных металлических листов, так как она обладает вы-

сокой теплоэнергетической эффективностью. Основным достоинством вращающегося РВП является постоянство во времени температур теплоносителей на выходе. Недостаток заключается в том, что происходят неконтролируемые перетоки теплоносителей из-за невозможности создать хорошее уплотнение барабана и подводящих коробов вследствие термического расширения ротора. Исследования влияния термического расширения проводили А.Ю. Губарев, А.А. Кудинов [8]. В.Б. Прохоров и соавт. [9], Р.Н. Валиев [10], С Баттачария и Б. Сенгупта [11], А.В. Цыганков и соавт. [12], Х.А. Кучинов и соавт. [13], Баде и Бендау [14], Сторм и соавт.[15] изучали гидравлические потери и перетоки, при работе вращающегося РВП. Также большой вес ротора усложняет работу подшипников. Регенераторы роторного типа нашли широкое применение в энергетике в качестве утилизаторов теплоты уходящих газов паровых котлов.

Горяч им Горячие

а) б)

Рис. 1.1. Вращающийся воздухоподогреватель: а) общий вид; б) поперечное сечение: 1 — ротор; 2 — корпус; 3 — набивка (насадка) из листового материала; 4 — короб подвода и отвода воздуха и горячего газа; 5 — секторные плиты; 6 — механизм привода; 7 — роторные перегородки

Другой вид РВП, с движущейся насадкой, представлен на рис. 1.2. В нём роль насадки 1 выполняют сыпучие материалы, например, металлические шари-

ки. Высыпаясь из верхнего бункера, шарики падают в область 2, где они обдуваются горячим теплоносителем и нагреваются.

Пройдя через промежуточный бункер 3, который требуется для уменьшения перетоков теплоносителей, горячие шарики попадают в область 4, где их обдувает холодный теплоноситель. Достоинством такого РВП является малая общая масса насадки. Недостатком - сложная система доставки шариков в верхний бункер.

Регенеративный воздухоподогреватель, в котором смена теплоносителя, проходящего через насадку, осуществляется с помощью клапанов или шиберов, называют переключающимся. Такой способ смены потоков теплоносителя характерен для аппаратов с массивной насадкой. Переключающийся регенеративный воздухоподогреватель с неподвижной насадкой, схема которого представлена на рис. 1.3, состоит из нескольких одинаковых блоков 1 и 2, и переключателей 3 и 4 потоков теплоносителей [16]. Во время одного периода работы горячий теплоноситель продувается по одному из блоков насадки и нагревает её, в то же время, по другому блоку проходит холодный теплоноситель и охлаждает её. После переключения в тот блок, где протекал горячий теплоноситель, подаётся холодный и наоборот. Тем самым происходит теплообмен между двумя теплоносителями.

В качестве насадки переключающегося РВП могут использоваться разнообразные, в том числе, тяжёлые материалы (шамотный, силикатный кирпич). Возможность применения таких материалов появляется из-за того, что насадка неподвижна и ограничений по массе не имеет. Регенераторы переключающегося типа применяются в металлургии, холодильных машинах. Недостаток переключающихся РВП — непостоянство во времени температуры теплоносителей на выходе. Для уменьшения влияния этого недостатка применяют регенератор с большим количеством блоков, подключая блоки постепенно по мере охлаждения насадки в блоках, включенных первыми.

Регенеративные воздухоподогреватели нашли широкое применение в топливно-энергетическом комплексе (ТЭК) [1, 8-42], жилищно-коммунальном хозяйстве (ЖКХ) [16, 43-53], металлургии [16, 54, 55].

Рис. 1.2. Схема РВП с сыпучей насадкой: 1 — металлические шарики; 2 — зона нагрева; 3 — промежуточный бункер; 4 —

зона регенерации

Холодный воздух

д Горячий газ

Рис. 1.3. Схема переключающегося регенератора: 1, 2 — блоки насадок; 3, 4 — переключатели потоков

В ТЭК РВП применяются для подогрева воздуха, поступающего в топки водогрейных котлов и парогенераторов, путем утилизации теплоты уходящих или выхлопных газов, как в газотурбинных установках. Применение регенератора вместо рекуператора позволяет уменьшить размеры воздухоподогревателя, сни-

зить затраты на материал, а также трудоемкость и стоимость изготовления, так как в РВП отсутствуют трубные доски (решетки). Регенератор, в отличие от рекуператора, легче очищать от зольных отложений, для этого устанавливаются форсунки, через них на пластины насадки подаётся вода или пар, которые смывают загрязнения.

Для снижения затрат на обогрев помещений в ЖКХ применяются регенераторы, входящие в состав вентиляционной системы зданий и помещений. Регенераторы зимой подогревают входящий с улицы холодный воздух за счёт уходящего теплого, а летом, наоборот, охлаждают поступающий воздух — за счёт нагрева уходящего [35-48].

В металлургии РВП используют для уменьшения расхода топлива в доменных печах [55], такие регенераторы представляют собой несколько вертикально расположенных цилиндров, внутри которых находятся две вертикальные зоны: горения и сама насадка, отделённые перегородкой. Верхняя часть цилиндра накрыта куполом, через него соединяются обе зоны. В периоде нагрева уходящий из домны газ поступает в зону горения, и к нему примешивается воздух, в следствии чего происходит догорание газа. Продукты догорания через купол направляются в насадку, где, омывая поверхности нагрева, газ отдаёт своё тепло насадке. В периоде охлаждения атмосферный воздух подаётся в насадку одного или нескольких цилиндров, где, омывая поверхность насадки, он нагревается до температуры более 1000 °С. Нагретый воздух затем подаётся в домну. Применение регенератора для подогрева дутья (подаваемый в домну воздух) позволило ощутимо снизить затраты топлива на работу домны. Регенераторы такого типа получили название кауперы, от фамилии инженера, который их изобрёл — Эдуарда Каупера [55]. В мартеновских печах регенераторы подогревают не только воздух, но и природный газ (топливо).

Разнообразие условий работы регенераторов заставляет искать новые поверхности нагрева и материалы для насадок. Одним из современных инженерных решений является применение насадки с фазовым переходом. Это делается для стабилизации температуры насадки и поддержания ее постоянной. В качестве

насадки используется ёмкость со средой, в которой в течение цикла работы происходят, не доходящие до конца, фазовые переходы (например, кипение-конденсация или плавление-отвердевание). В этом случае, температура среды с достаточной для теплотехнических расчетов точностью остается постоянной, что и позволяет снизить неравномерность во времени температуры участвующих в процессе газов [56].

1.2. Методы теплового расчёта регенеративных воздухоподогревателей

Из-за сложности тепловых процессов, протекающих в РВП, существует несколько методик их теплового расчета. Первые методики получены из решения сопряженной задачи циклического теплообмена твердого тела (насадки) с холодным и горячим теплоносителем [57, 58]. Эти методики позволяют оценить тепло-передающую способность РВП, температуры теплоносителей и насадки, которые необходимы для оценки вероятности конденсации на поверхности насадки паров воды, серной кислоты и т.д., которые могут содержаться в уходящем газе. Однако математические сложности решения сопряженной задачи, адекватно отражающей физические процессы в насадке и потоках теплоносителей, сдерживают развитие этого направления в теории регенераторов [15].

Другой тип методики, развитый А. Лондоном [1], основное внимание уделяет определению термического КПД регенератора, или температур теплоносителей на выходе из РВП. Относительная простота методики определили ее популярность у исследователей вплоть до последнего времени [45-49, 59]. Недостатком этой методики является отсутствие информации о температурном поле в насадке, необходимой для расчётов на стадии проектирования РВП. Обе методики объединяет то, что коэффициенты теплоотдачи поверхностей насадки считаются постоянными и равными их значениям в стационарных условиях.

Существующие методы расчёта регенератора [1, 53, 57] очень схожи с расчётом рекуператоров [16]. По аналогии с рекуператорами, они используют параметры, значения которых одинаковы по всему объёму аппарата. Такой подход, даже

для рекуператоров, может давать неприемлемую для инженерных расчётов погрешность. Кроме того, в регенераторе происходят циклические процессы переноса теплоты. Такие процессы характерны непрерывным изменением во времени некоторых параметров теплообменного аппарата, поэтому эти процессы называют нестационарными. Для учёта влияния изменений параметров при расчёте теплопередачи вводят поправочный коэффициент ф, называемый коэффициентом нестационарности. Тогда k - коэффициент теплопередачи регенератора занижается относительно «идеального» регенератора, частота вращения которого бесконечно велика

где к - коэффициент теплопередачи «идеального» регенератора, Вт/(м2К).

Для установившегося режима, когда тепловой поток, отдаваемый горячим газом, равен тепловому потоку, воспринимаемым воздухом, тепловая нагрузка равна

где Fw - площадь всей поверхности насадки, м2, At - средний логарифмический температурный напор между теплоносителями.

Тепловой баланс для холодного и горячего теплоносителей [59]:

(1.1)

Q = кFw Дt,

(1.2)

Q = Wo(t 'с - "с) = W1(t \ - "О,

(1.3)

где W = Gcp - водяной эквивалент теплоносителя; Вт/К; t' и t"- температура

теплоносителя на входе и выходе из теплообменника, соответственно; индексы 0 - холодный воздух, 1 - горячий газ.

Температура насадки РВП не постоянна во времени — она циклически изменяется. В связи с этим возникает трудность в описании процессов аккумулирования и переноса теплоты насадкой, что заставляет авторов вводить различные допущения. «Идеальный» регенератор Х.Хаузена [61] и С.С. Кутателадзе [62] имеет бесконечно большую циклическую частоту (частоту переключений), теплопроводность насадки бесконечно большая во всех направлениях.

Иные допущения, принимаемые при описании РВП [15]:

- переключения происходят мгновенно;

- теплоносители не перемешиваются при переключении;

- не происходит подсосов и утечек теплоносителя;

- теплофизические свойства теплоносителя и насадки постоянны;

- скорости теплоносителей постоянны;

- теплопроводность теплоносителей вдоль потока бесконечно мала;

- коэффициент теплоотдачи постоянен.

В зависимости от типа РВП, в работах приняты различные допущения о теплопроводности насадки регенератора. В работах Х.Хаузена [61], А.Шака [63] для насадки большой толщины из кирпичной кладки теплопроводность в направлении потока отсутствует, а по нормали к нему - конечная. Для металлических насадок теплопроводность принимается бесконечно большой по всем направлениям — такие модели разрабатывали В.К. Мигай и соавт. [58], Х.Хаузен [61], С.С. Кутателадзе [62], В.М. Дацковский [64]. В одной из первых моделей регенератора В. Хайлигенштадта [65] считалась постоянной температура насадки в направлении потока, поэтому теплопроводность насадки в этом направлении была бесконечно велика, а по нормали к поверхности - конечная. Для насыпной насадки в виде гранул — теплопроводность насадки вдоль потока нулевая, а по нормали — бесконечно большая. Такая модель разрабатывалась Дж. Мондтом [66].

В реальном регенераторе, учитывая нестационарный характер процессов, теплоотдача насадки зависит от длительности нахождения теплоносителей в контакте с насадкой, то есть от частоты регенерации, а также теплофизических, гео-

метрических параметров насадки и газовых потоков, режима течения теплоносителей.

1.3. Влияние длительности теплового процесса на коэффициент теплоотдачи поверхности твёрдого тела

Теплообмен твёрдого тела с жидкостью или газом зависит от разности температур, площади теплообмена и коэффициента теплоотдачи. Площадь теплообмена, обычно, остаётся неизменной, в отличие от коэффициента теплоотдачи и разности температур. Когда изменяются условия, при которых протекает теплообмен, например, возрастает температура потока газа, омывающего стенку, или его плотность, в телах, участвующих в теплообмене — происходят переходные процессы. В таких процессах коэффициент теплоотдачи изменяется во времени. Переходные процессы проявляются при затвердевании расплавленного металла, нагреве или охлаждении тел пульсирующим потоком теплоносителя, работе электронных приборов, работе двигателей внутреннего сгорания, полёте баллистических снарядов, работе регенеративных воздухоподогревателей [67 - 71]. Несмотря на это, в большинстве случаев расчетных оценок теплового состояния тел, коэффициент теплоотдачи считается постоянным в течение всего процесса теплообмена. Однако, пренебрежение изменением коэффициента теплоотдачи допустимо не всегда, ибо ведёт к большим неточностям в расчёте тепловых процессов, поэтому учёные исследуют этот вопрос.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Макарушкин Данила Витальевич, 2019 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кейс В.М., Лондон А.Л. Компактные теплообменники: Пер. с англ. В.Г. Баклановой. Под ред. Ю.В. Петровского. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1962. —160 с.

2. Бараков А.В., Дубанин В.Ю., Прутских Д.А. Исследование теплообмена в регенераторе с дисперсной насадкой — Энергосбережение и во-доподготовка. № 4 (48). 2007 С. 45-46.

3. Быстрицкий Г. Ф. Основы энергетики: учебник. — 3-е изд., стер. — М.: КНОРУС, 2012. — 352 с.

4. Баскаков А. П., Берг Б. В., Теплотехника: Учеб. для вузов. Под ред. А. П. Баскакова. — 2-е изд., перераб.— М.: Энергоатомиздат, 1991. — 224 с.: ил.

5. Магодеев В.Ш., Перьмяков Б.А. Воздухоподогреватели паровых котлов. — М.: Энергоатомиздат, 1996. - (Б-ка тепломонтажника). —144с.: ил. ISBN-5-283400109-1

6. Бухмиров В.В., Ракутина Д.В., Гильмутдинов А.Ю. Выбор рационального режима работы калорифера перед регенеративным воздухоподогревателем энергоблока мощностью 300 МВт — Теплоэнергетика. 2010. № 8. С. 46-48.

7. Исматходжаев С.К. Комплекс по снижению коррозии и загрязнения регенеративных воздухоподогревателей котлов. // Сборник трудов восьмой международной научно-технической конференции. 2015. С. 364-368.

8. Губарев А.Ю., Кудинов А.А. Повышение экономичности вращающихся регенеративных воздухоподогревателей энергетических котлов // Сборник статей по материалам 72-й Всероссийской научно-технической конференции. Самарский государственный архитектурно-строительный университет. 2015. С. 198-203.

9. Прохоров В.Б., Чернов С.Л., Киричков В.С. Снижение аэродинамического сопротивления газового тракта котлов за счет реконструкции ре-

генеративных воздухоподогревателей // Энергосбережение и водоподготовка. 2015. № 6 (98). С. 3-10.

10. Валиев Р.Н., Зиганшин Ш.Г., Насибуллин А.М., Медяков А.А. Мониторинг тепловой эффективности регенеративного воздухоподогревателя РВП-54 // Инженерный вестник Дона. 2017. № 2 (45). С. 11.

11. Chittatosh Bhattacharya, Bidesh Sengupta. Effect of ambient air temperature on the performance of regenerative air preheater of pulverised coal fired boilers. //International Journal of Energy Technology and Policy ISSN: 14728923.

12. Цыганков А.В., Долговская О.В., Шилин А.С. Гидродинамический расчет роторного регенеративного теплообменника // Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства: материалы 8-й международной научно-технической конференции (Омск, 26 февраля - 2 марта 2018 г.) - 2018. - С. 127-128.

13. Кучинов Х.А., Садиев А.А., Ешкуватов Л.М., Мирзаев Дж.А., Ташбаев Н.Т., Тохтахунов К.А., Бабаходжаев Р.П. Усовершенствование конструкции теплообменной поверхности элементов набивки вращающихся регенеративных воздухоподогревателей. // Материалы VI Международной научно-практической конференции. Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова. 2017. С. 177-181.

14. Bade, Suresh & Shireesha, Yegireddi & Sateesh, Bandaru. (2015). Evolution of performance of Primary and Secondary Air preheaters. International Journal of Engineering Trends and Technology. 22. 311-314. 10.14445/22315381/IJETT-V22P265.

15. Stephen K.Storm, John Guffre, Andrea Zucchelli "Advancements with Regenerative Airheater Design, Performance and Reliability" PowerGen Europe 79 June 2011.

16. Кирсанов Ю.А. Циклические тепловые процессы и теория теплопроводности в регенеративных воздухоподогревателях. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007. - 240 с.

17. Кирсанов Ю.А. Влияние нестационарности на теплоотдачу в регенеративном воздухоподогревателе. Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2003, 1, с. 31-34.

18. Алексеев В.П., Вайнштейн Г.Е., Герасимов П.В. Расчет и моделирование аппаратов криогенных установок. — Л: Энергоатомиздат, 1987. — 280 с.

19. Григорьев В.А., Крохин Ю.И. Тепло- и массобменные аппараты криогенной техники. — М.: Энергоиздат, 1982. — 312 с.

20. Канторович В.И., Вайнштейн В.Д. Низкотемпературные холодильные установки. — М.: Пищевая промышленность, 1972. — 352с.

21. Теплообменные аппараты холодильных установок / Под ред. Г.Н. Даниловой. Л.: Машиностроение, 1986. 303 с.

22. Быков А.В. Холодильные машины / А.Б. Быков, И.М. Калнинь. -М.: Лёгкая и пищевая промышленность, - 1982. -224 с.

23. Мартыновский В. С., Дубинский М.Г. Воздушные турбохоло-дильные машины с дополнительным охлаждением в регенераторе. — Холодильная техника, 1964, №6, с. 16—18.

24. Васильев А.В., Дубовой B.C., Антропов Г.В. Особенности оптимизации скоростей теплоносителей в регенеративных вращающихся воздухоподогревателях котлоагрегатов маневренных блоков // Изв. вузов. Энергетика. -1987. -№4. -С. 95-98.

25. Воздухоподогреватели котельных установок / Добряков Т.С., Мигай В.К., B.C. Назаренко, И.И. Надыров, И.И. Федоров. — Л.: Энергия, 1977. — 184 с.

26. Волченко К.М. Исследование несимметричных циклических тепловых процессов в регенеративном теплообменнике с пластинчатой насадкой / Дисс. ... канд. техн. наук. Казань: КГЭУ, 2002.

27. Гаврилов А.Ф., Кузнецов Н.В. О подогреве воздуха на мазутных котлах с вращающимися регенеративными воздухоподогревателями // Теплоэнергетика. 1969. - № 11. - С. 32-36.

28. Губарев В.Я., Шацких Ю.В. Исследование регулярного режима в регенеративных теплообменных аппаратах // Третья Рос. нац. конф. по теплообмену: В 8 т. М.: Изд. МЭИ, 2002. - Т. 6. - С. 82-84.

29. Деринг И.С., Якубенко И.А. Влияние регенерации тепла уходящих газов на расхолаживание котлоагрегата // Изв. вузов. Энергетика. — 1980. № 3. — С. 65-70.

30. Добкин Г.И. Регенеративные воздухоподогреватели непрерывного действия. — Госиздат БССР, 1936. - 51 с.

31. Змачинский А.В., Шлейфер Б.М. Расчет оптимальных сечений роторов регенеративных воздухоподогревателей с двухслойной набивкой // Теплоэнергетика. — 1977. № 11. - С. 72-75.

32. Матвеев Ю.В., Щукин В.К. Улучшение характеристик вращающихся теплообменников // Пром. теплотехника. 1984. - Т. 6. - № 1. — С. 3842.

33. Интенсификация теплообмена в воздушных регенеративных воздухоподогревателях / Н.А. Зройчиков, Б.В. Ломакин, А.Е. Зарянкин, В.А. За-рянкин, Б.П. Симонов // Энергия. 1991.- № 1,-с. 117-121.

34. Низамова А.Ш. Повышение энергоэффективности регенеративного воздухоподогревателя РВП-54 энергетического котла ТГМ-84Б / Дисс. ... канд. техн. наук. — Казань: КГЭУ, 2003.

35. Нинуа Н.Е. Регенеративный вращающийся воздухоподогреватель. — М.: Высшая школа, 1965. 106 с.

36. Кроль Л.Б. и др. Предварительный подогрев воздуха в разделенном регенеративном воздухоподогревателе // Электрические станции. — 1974. — № 9. -С. 18-19.

37. Кутателадзе С.С. Формула для расчета теплопередачи ротационных регенераторов // Советское котлотурбостроение. — 1935. № 10.

38. Лебедь Н.Г., Видутов Ю.Н., Константинов Г.П. Вращающийся дисковый регенератор / А.с. 552501 СССР. // Б.И. 1977. - № 12.

39. Керцелли Л.И., Рыжкин В.Я. Тепловые электрические станции. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1949. —556 с.

40. Бекман Г., Гилли П. Тепловое аккумулирование энергии: Пер. с англ. - М.: Мир, 1987. - 272 с., ил.

41. Керцелли Л.И., Рыжкин В.Я. Тепловые электрические станции. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1949. —556 с.

42. Щукин А.А. Промышленные печи и газовое хозяйство заводов. Учебник для вузов. Изд. 2-е, перераб. М.: Энергия, 1973. - 224с.

43. Макдональд. Перспективы применения керамических теплообменников для экономии энергии и сырьевых ресурсов // Труды Американского общества инженеров-механиков. Серия А. Энергетические машины и установки. 1980. - Т. 102. -№ 2. - С. 69-87.

44. Левин Ю.П. О применении систем воздушного отопления в гражданских зданиях // Пром. энергетика. 1994. - № 1. - С. 15-16.

45. Берзон Е.И. Рекомендации по проектированию систем вентиляции и кондиционирования воздуха с вращающимися регенераторами. - Ташкент: ТашЗНИИЭП. 1982. — 97с.

46. Захаров А.А., Низовцев Н.И. Эксперементальное исследование регенератора тепла вентяляционногоо воздуха с изменяющимся направлением воздушного потока // Научный вестник новосибирского государственного техничского университета. 2014. выпуск №1 (54). С. 143-150.

47. Низовцев М.И., Бородулин В.Ю., Летушко В.Н. Вентиляция помещений с регенерацией тепла при периодическом изменении направления воздушного потока // II Всероссийская научная конференция с международным участием. Энерго- и ресурсоэффективность малоэтажных жилых зданий. 2015. 24-26 марта. Новосибирск. С. 160-168

48. Бородулин В.Ю., Низовцев М.И., Летушко В.Н., Захаров А.А. Теплообмен в приточно-вытяжных регенераторах тепла и холода вентиляционного воздуха // Труды шестой Российской национальной конференции по теплообмену. 2014. Москва, 27-31 октября. С. 168-171.

49. Бородулин В.Ю., Низовцев М.И. Моделирование регенеративного воздушного теплообменника с промежуточным теплоносителем // Ползу-новский вестник № 4 Т.1 2015, с. 32-38.

50. Низовцев М.И., Бородулин В.Ю., Летушко В.Н. Регенеративный теплообменник для вентиляции помещений с периодическим изменением направления воздушного потока // Теплофизика и аэромеханика. 2015. Т 22. №6. С. 785-796.

51. Парфентьева Н.А., Самарин О.Д., Бобкова И.Г. О методе расчета роторных теплоутилизаторов // Вестник МГСУ. 2010. №4-3. С. 335-338.

52. Соболь Е.В. Математическая модель регенеративного теплоути-лизатора // Холодильная техника и кондиционирование. 2010. №2. С. 34-44

53. Савельев Ю. Л. Эффективность и надежность роторных теплообменников в системах вентиляции // Академический вестник УралНИИпроект РААСН. 2014. №1. С. 87-92

54. Васильев В.А., Каменецкий К.К. Экспериментальное исследование регенеративного теплообменника и анализ тепловых процессов [Электронный журнал]: Электронный научный журнал «Холодильная техника и кондиционирование»/ ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий. - Электронный журнал - Санкт-Петербург: СПбГУНиПТ, 2011. - №1. - март. 2011» С. 1-12.

55. Шак А. Промышленная теплопередача. Теория и ее практическое применение. Основные числовые примеры / Пер. с нем. Л.И.Вольфсон Под ред. инж. Д.И. Семёнова-Девяткова. Л.-М.: Госэнергоиздат, 1933. — 380 с.

56. Woodcraft B. Chronological Index of Patents Applied for and Patents Granted, For the Year 1857. — London: Great Seal Patent Office, 1858. — P. 86.

57. Курчев А.О., Елин Н.Н., Мизонов В.Е. Моделирование регенеративного теплообмена с фазовыми переходами в насадке // Вестник ИГЭУ. 2008. №3. С. 44-46.

58. Мигай В.К., Назаренко B.C., Новожилов И.Ф., Добряков Т.С. Регенеративные вращающиеся воздухоподогреватели. Л.: Энергия, 1971. — 168 с.

59. Основы теплопередачи / М.А. Михеев, И.М. Михеева. - 2-е изд., стер. - Москва : Энергия, 1977. - 343 с.

60. Болгарский А.В., Мухачев Г.А., Щукин В.К. Термодинамика и теплопередача. Учебник. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Высш. шк., 1975. — 495 с.

61. Хаузен Х. Теплопередача при противотоке, прямотоке и перекрёстном токе: Пер. с нем. - М.: Энергоиздат, 1981. - 384 с., ил.

62. Кутателадзе С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление: Справочное пособие. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 367 с.: ил.

63. Шак А. Промышленная теплопередача. Теория и ее практическое применение. Основные числовые примеры / Пер. с нем. Л.И.Вольфсон Под ред. инж. Д.И. Семёнова-Девяткова. Л.-М.: Госэнергоиздат, 1933. — 380 с.

64. Дацковский В.М. О расчете вращающегося регенератора // Теплоэнергетика. 1965. №8. С. 93-95.

65. Хайлигенштадт В. Регенераторы, рекуператоры и воздухонагреватели. -М.: Металлургиздат, 1933. — 342.

66. Дж. Мондт Распределение температур в насадке и жидкости теплообменника регенеративного типа транспортной газовой турбины // Труды ASME. Сер.А. Энергетические машины и установки. 1964. Т.86, № 2. С. 3036.

67. Карташов Э.М. Теплопроводность при переменном во времени относительном коэффициенте теплообмена. // Известия академии наук энергетика. 2015. №2 С. 138-149.

68. Davidson J. N., Stone D. A., Foster M. P. Real-Time Prediction of Power Electronic Device Temperatures Using PRBS-Generated Frequency-Domain Thermal Cross Coupling Characteristics. // IEEE Transactions on Power Electronics. 2015. V. 30, No. 6, P. 2950-2961. doi: 10.1109/TPEL.2014.2331285

69. Кудрявцев Е.В. Применение неустоявшихся тепловых режимов при изучении теплоотдачи авиационных двигателей. // Труды ЦИАМ. 1948. № 140. - 28 с.

70. Кудинов В.А. ,Еремин А.В., Стефанюк Е.В. Аналитические решения задач теплопроводности с переменными во времени коэффициентами теплоотдачи. // Инженерно-физический журнал. 2015. Т.88, № 3. С. 663-673.

71. Немчинский А.Л. Тепловые расчёты термической обработки. Л.: Судпромгиз, 1953. - 105 с.

72. Soliman М., Chambre P. L. On the time-dependent leveque problem. // Int. J. Heat Mass Transf.1967. V.10, № 2, pp 169-180.

73. Biasi L. C. Transient convective heat transfer in fluids with vanishing Prandtl number: An application of the integral method. // Int. J. Heat Mass Transf. 1971,V. 14, № 4, pp 639-642.

74. Sparrow E.M., Siegel R.R. Unsteady Turbulent Heat Transfer in Tubes. // ASME. J. Heat Transfer. 1960. № 82(3), P.170-178.

75. Дахин С.В., Дроздов И.Г., Ряжских В.И. Влияние геометрических характеристик трубного пучка на основные параметры воздухоохлаждаемых теплообменников с учётом нестационарных режимов их работы // Вестник ВГТУ. 2017. №1

76. Кошкин В.К., Калинин Э.К., Дрейцер Г.А., Ярхо С.А. Нестационарный теплообмен. М.: Машиностроение, 1973. - 328 с.

77. Сергеев В.Л. Нестационарный тепломассообмен в области точки торможения / Под ред. А. Г. Шашкова. — Мн.: Наука и техника, 1988. — 160 с.

78. В. Е. Накоряков, Л. П. Бурдуков, Л. М. Болдырев, А. Н. Тарлеев. Тепло- и массообмен в звуковом поле. Новосибирск, 1970. — 253c.

79. Гидродинамика и теплообмен в изогнутом канале при наложенной нестационарности потока. / А. А. Цынаева, М.Н. Никитин // Труды Ака-демэнерго. - 2017. - № 1. - С. 42-49.

80. Кобринович Ю. О. Построение структурно-разностных моделей высокоскоростных тепловых процессов с осциллирующим теплообменом / Ю. О. Кобринович // Вюник Нащонального технiчного унiверситету "ХП1". Сер. : Новi рiшення в сучасних технолопях. - 2012. - № 68. - С. 205-209.

81. Sandira Eljsan , Nikola Stosi, Ahmed Kovaevi, Indira Buljubasi. Numerical analysis of heat transfer and fluid flow in rotary regenerative air pre-heaters // Strojniski vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)7-8, 411-417

82. Sandira Eljsan, Nikola Stosic, Ahmed Kovacevic, Influence of rotational speed upon heat transfer in a rotary regenerative heat exchanger, 12th International Research/Expert Conference "Trends in the Development of Machinery and Associated Technology" TMT, 2008, Istanbul, рр 1229-1232.

83. Sandira Eljsan, Nikola Stosic, Ahmed Kovacevic, Indira Buljubasic. Improvement of Energy Efficiency of Coal- fired Steam Boilers by Optimizing Working Parameters of Regenerative Air Preheaters // Researches and Applications in Mechanical Engineering (RAME) Volume 2 Issue 1, March 2013

84. Joanna Wilk, A review of measurements of the mass transfer in minichannels using the limiting current technique, Experimental Thermal and Fluid Science, Volume 57, 2014, Pages 242-249, ISSN 0894-1777

85. Bogumil Bieniasz, Convectional mass/heat transfer in a rotary regenerator rotor consisted of the corrugated sheets, International Journal of Heat and Mass Transfer, Volume 53, Issue 15, 2010, Pages 3166-3174, ISSN 0017-9310

86. Abdulmajeed S. Al-Ghamdi. Analysis of air-to-air rotary energy wheels: dis. - 2006.

87. Enlu Wang, Kai Li, Jinda Mao, Naveed Husnain, Deli Li, Wei Wu. // Experimental study of flow and heat transfer in rotary air preheaters with honeycomb ceramics and metal corrugated plates. Applied Thermal Engineering. V. 130, 2018, P. 1549-1557. ISSN 1359-4311.

88. Yonghua You, Huang Huang, Guiwei Shao, Ji Hu, Xuecheng Xu, Xiaobing Luo. // A three-dimensional numerical model of unsteady flow and heat

transfer in ceramic honeycomb regenerator. Applied Thermal Engineering. V. 108, 2016, P. 1243-1250. ISSN 1359-4311.

89. Akbari A., Kouravand S., Chegini G. // Experimental analysis of a rotary heat exchanger for waste heat recovery from the exhaust gas of dryer. Applied Thermal Engineering. 2018. V. 138, P. 668-674. ISSN 1359-4311. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2018.04.103

90. Gao Jian Qiang, Gu Xing Peng. The Experimental System Design on Heat Transfer and Flow Characteristics of Rotary Air Preheater // Applied Mechanics and Materials 2014, V. 602-605 P 90-93.

91. Butrymowicz, D. Karwacki, J. Kwidzinski, R. Smierciew, K. Ga-gan, J. Przybylinski, T. Skiepko, T. Lapin, M. Methodology of heat transfer and flow resistance measurement for matrices of rotating regenerative heat exchangers // Chemical and Process Engineering. 2016, V. 37, P. 341-358.

92. Anzelius A., 1926. Über Erwärmung vermittels durchströmender Medien. Zeitschrift für Angewandte Mathematik und Mechanik, 6, 291-294.

93. Liang C.Y., Yang. W.-J., 1975. Modified single-blow technique for performance evaluation on heat transfer surfaces. J. Heat Transfer, 97, 16-21. D0I:10.1115/1.3450280.

94. Конев В.В., Бородин Д.М. Датчик для измерения температуры // Международной научно-технической конференции «Транспортные и транс-портно-технологические системы материалы». Тюменский государственный нефтегазовый университет. 2014 С. 105-107.

95. Шарапов И.И. Разработка методики измерения и расчета параметров процесса теплообмена в шестеренчатом компрессоре с целью повышения точности расчета рабочего процесса: автореф. дис. ... канд. тех. наук. Казан. гос. технологический университет, Казань, 2009.

96. Визгалов С. В., Ибраев А. М., Шарапов И. И. Анализ погрешностей при измерении температуры газа в роторном компрессоре // Вестник Казанского технологического университета. 2011. №7.

97. Ярышев Н.А. Теоретические основы измерения нестационарной температуры. 2-е изд., перераб. — Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1990. — 256 c. — ISBN 5-283-04474-2.

98. Axtmann M, von Wolfersdorf J, Meyer G. Application of the Transient Heat Transfer Measurement Technique in a Low Aspect Ratio Pin Fin Cooling Channel. ASME. J. Turbomach. 2015; 137(12):121006-121006-9. doi:10.1115/1.4031267.

99. B Garnier, F Lanzetta. In situ realization/characterization of temperature and heat flux sensors. Advanced Spring School «Thermal Measurements & Inverse techniques», Domaine de Franfon, Biarritz, March 1-6 2015.

100. A.I. Dahl, E.F. Fiock, J. Res. Natn. Bur. Stand. 45 (1950) pp. 292-298.

101. J.S. Alford, C.R. Heising Trans. Am. Soc. Mech. Engrs., 75 (1953) pp. 7-14.

102. R.P. Benedict R.P., Fundamentals of Temperature, Pressure, and Flow Measurements, 3d ed.Wiley, New-York, 1984. D0I:10.1002/9780470172698.

103. D.K. PandeyJournal Phys. E:Sci. Instrum., 18 (1985) pp. 712-713.

104. J.A. Dantzig, Rev. Sci. Instrum., 56 (5) (1985) pp. 723-725.

105. Рыбкина Г.В. Повышение эффективности процессов циклически сопряженного теплообмена в регенеративном воздухоподогревателе с неподвижной кирпичной насадкой: Автореф. ... дис. канд. тех. наук. - Иваново, 2011. - 19 с.

106. Кирсанов Ю.А., Юдахин А.Е., Макарушкин Д.В., Кирсанов А.Ю. Автоматизированный стенд и система управления периодическими переходными тепловыми процессами // II Поволжская научно-практическая конференция приборостроение и автоматизированный электропривод в топливно-энергетическом комплексе и жилищно-коммунальном хозяйстве. Материалы докладов - В 3 т. Т. 2. - Казань: Каз. гор. энерг. ун-т, 2016. - 355 с. / С. 64-69.

107. Кирсанов Ю.А., Макарушкин Д.В. Юдахин А.Е. Лабораторный стенд с регенеративным воздухоподогревателем // Материалы докладов XII Международной молодежной научной конференции «Тинчуринские чтения»

/ под общ. ред. ректора КГЭУ Э.Ю. Абдуллазянова. - В 3 т.; Т. 2. - Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2017. - 140 с.: ил. / С. 340-342.

108. Михеев Н.И. Разделение коэффициентов теплоотдачи по результатам испытаний рекуперативного теплообменника // Труды Академэнерго. 2009. № 2. С. 7-12.

109. Макарушкин Д.В., Кирсанов Ю.А., Юдахин А.Е., Кирсанов А.Ю. Экспериментальные исследования теплоотдачи пакета параллельных пластин в кратковременных процессах // Труды Седьмой Российской национальной конференции по теплообмену: в 3 томах (22-26 октября 2018 г., Москва). Т. 3. - М: Издат. Дом МЭИ, 2018. / С. 410-413.

110. Кирсанов Ю.А., Юдахин А.Е., Макарушкин Д.В., Кирсанов А.Ю. Методика исследования теплоотдачи в регенеративном воздухоподогреваеле // Труды Академэнерго. - 2018. - № 2. - С. 29-44.

111. Лыков А.В. Теория теплопроводности. Учебное пособие. — М.: Высшая школа, 1967. — 600 с.: ил.

112. Камке, Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям.— М.: Наука, 1971. 576 с.

113. Кирсанов Ю.А., Макарушкин Д.В., Юдахин А.Е., Кирсанов А.Ю. Теплоотдача пакета параллельных пластин в кратковременных процессах // Всероссийская конференция «XXXIV Сибирский теплофизический семинар», 27-30 августа 2018. г. Новосибирск. Тезисы докладов. - Новосибирск: пр-т Академика Лаврентьева, 6/1, 2018. / С. 167.

114. Yu. A. Kirsanov, D V. Makarushkin, A. E. Yudakhin and A Yu.. Kirsanov. Heat transfer in packet of parallel plates in the short-term processes // IOP Conf. Series: Journal of Physics: Conf. Series 1105 (2018) 012102 doi :10.1088/1742-6596/1105/1/012102.

115. Справочник по теплообменникам: В 2 т. Т.1. / Пер. с англ., под ред. Б.С. Петухова, В.К. Шикова. - М.: Энергоатомиздат, 1987. 560 с.

116. Физические величины: Справочник. / А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина, А.М. Братковский и др.; Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. -М.: Энергоатомиздат, 1991. 1232 с.

117. Таблицы физических величин. Справочник./ Под ред. акад. И.К. Кикоина. М.: Атомиздат, 1976. 1008 с.

118. Никонов Н.В. Термопары. Типы, характеристики, конструкции, производство. М.: ООО «МТК Метотехника», 2015. 62 с.

119. Жукаускас А.А. Конвективный перенос в теплообменниках.- М.: Наука, 1982. 472 с.

120. Кирсанов Ю.А., Макарушкин Д.В., Филимонов А.Г. Влияние частоты вращения ротора регенератора на теплоотдачу насадки и показатели работы парогенератора // Труды Академэнерго. - 2018. - № 3. - С. 60-76.

121. Padet J. Transient convective heat transfer. J. Braz. Soc. Mech. Sci. & Eng. 2005. V. 27. No 1. P.74-95.

122. Виленский В. Д. Нестационарный конвективный теплообмен при внешнем обтекании тел.// Теплофизика высоких температур. 1974. Т. 12. №5. С.1091-1104.

123. Азамов А., Бекимов М.А Дискретная модель процесса теплообмена во вращающихся регенеративных воздухоподогревателях. // Труды института математики и механики УрО РАН. 2017. Т. 23. № 1. С. 12-19.

124. Кирсанов Ю.А., Макарушкин Д.В. Сопряженная задача циклического теплообмена призмы с холодным и горячим теплоносителями // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. 2018. Т. 74. № 1. С. 29-36

125. Кирсанов Ю.А. Влияние нестационарности и неоднородности температурных полей в стенке на температуру потока теплоносителя // Изв. вузов. Авиац. техника. 1997. №2. С. 75-79.

126. Кирсанов Ю.А. Двухмерная теплопроводность в твёрдом теле при циклических четырёхпериодных граничных условиях третьего рода// Известия РАН. Энергетика. 1996. №2. С. 69-74.

127. Кирсанов Ю.А. Тепловой расчёт регенеративного воздухоподогревателя // Изв. вузов. Авиац. техника. 1999. №9-10. С. 3-10.

128. Карташов Э.М. Аналитические методы в теории теплопроводности твёрдых тел. М.: Высшая школа, 1985. 480 с.

129. Кирсанов Ю.А. Математическое моделирование тепловых процессов в регенеративном воздухоподогревателе // Теплоэнергетика. 1999. №1. С. 51-54.

130. Зудин Ю.Б., Уртенов Д.С. Теплопроводность с периодическим (по поверхности и по времени) коэффициентом теплоотдачи // Изв. РАН. Энергетика. 2017. № 5. С. 121-133.

131. Тепловой расчет котлов (Нормативный метод). Издание 3-е, переработанное и дополненное. СПб.: Изд. НПО ЦКТИ, 1998. 256 с.

132. Кирсанов Ю.А., Макарушкин Д.В. Теплоотдача пластинчатой насадки в регенеративном воздухоподогревателе / Материалы Международной научно-практической конференции "Альтернативная и интеллектуальная энергетика" [Электронный ресурс]. - Воронеж: ВГТУ, 2018. / С. 227-228.

133. Кирсанов Ю.А., Макарушкин Д.В., Кирсанов А.Ю. Влияние частоты переключения периодов на теплоотдачу насадки регенеративного воздухоподогревателя // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2018. Т. 20. № 7-8. С. 35-46.

ПРИЛОЖЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ А — Электрическая схема контроллера

ПРИЛОЖЕНИЕ Б — Микроконтроллерная программа

//Подключение библиотек #include <mega8.h> #include <delay.h> #include <stdio.h> #include <alcd.h>

// Объявление глобальных переменных _Bool predl, f1, f2, f3, f4, f5; unsigned int time; char lcd_buffer[31 ]; unsigned long ssl, ss2;

// Прерываение по совпадению таймера №1

interrupt [TIM1_COMPA] void timer1_compa_isr(void) {

if(ss2>0) {

ss2=ss2-1;

}

if(ss1>0) {

ss1=ss1-1;

}

}

void main(void) {

// Объявление локальных переменных unsigned int s1, s2;

// Инициализация портов ввода/вывода

PORTB=0xFF;

DDRB=0x00;

PORTC=0x00;

DDRC=0x7F;

PORTD=0x08;

DDRD=0x00;

// Инициализация таймеров

TCCR0=0x00;

ТСЖ0=0х00;

// Таймер №1

TCCR1A=0x00;

TCCR1B=0x0D;

TCNT1H=0x00;

TCNT1L=0x00;

ICR1H=0x00;

ICR1L=0x00;

OCR1AH=0x03;

OCR1AL=0x0D;

OCR1BH=0x00;

OCR1BL=0x00;

// Таймер №2 ASSR=0x00; TCCR2=0x00; TCNT2=0x00;

OCR2=0x00;

// Инициализация внешних прерываний MCUCR=0x00;

// Инициализация прерываний таймеров TIMSK=0x10;

// Инициализация символьного LCD дисплея

lcd_init(16);

lcd_clear();

//Инициализация переменных s1=10; s2=10; pred1=0; f1=0; f2=0; f3=0; f4=0; time=0;

#asm("sei")

while (1)

{

if((PIND.3==0 && pred1==0) || (f1==1 && pred1==0)) {

pred1=1;

P0RTC.0=0; //Отключаются все двигатели

PORTC.1=0; PORTC.2=0; PORTC.3=0; PORTC.4=0;

PORTC.5=0; {

delay_ms(2000);

if (Ит3==0) {

£1=1;

lcd_gotoxy(12,0); lcd_putsf(мLoopм);

}

}

PORTC.4=0; delay_ms(1);

транзисторов

PORTC.0=0; ss1=s1;

while(ss1>0) {

};

PORTC.4=1; //Вкл обрат. ход 1 двиг

£2=1; //Флаг, чтобы не было реакции на концевики,

без завершения текущих операций }

//Откл обрат. ход 1 двиг //Задержка для полного выключения

//Откл прям. ход 1 двиг

if(PINB.2==0 && £2==1) //При замыкании концевика №1 (1 двиг) с

учётом флага £2 {

£2=0;

PORTC.2=0; //Откл обрат ход 2 двиг delay_ms(1);

PORTC.3=1; //Вкл прям. ход 2 двиг £3=1;

if(PINB.4==0 && £3==1) //При замыкании концевика №3 {

£3=0;

PORTC.0=0; //Отключаем

PORTC.4=0; // 1 двиг

PORTC.2=0; //Отключаем

PORTC.3=0; // 2 двиг

//delay_ms(s2); //Ждём нужное время ^2) ss2=s2;

while(ss2>0) {

PORTC.4=1; //Вкл обрат. ход 1 двиг PORTC.3=0; //Откл прям. ход 2 двиг delay_ms(1);

PORTC.2=1; //Вкл обрат ход 2 двиг £4=1;

}

if (РШВ.3==0 && £4==1) // При замыкании концевика №2 {

£4=0;

delay_ms(100);

PORTC.4=0; //Откл обрат. ход 1 двиг delay_ms(100);

PORTC.2=0; //Откл обрат ход 2 двиг р^1=0;

}

if(PINB.0==0) {

s2=s2+1; delay_ms(30);

}

if(PINB.1==0) {

if(s2>1) {

s2=s2-1; delay_ms(30);

}

}

if(PINB.6==0) {

s1=s1+1;

delay_ms(30);

}

if(PINB.7==0) {

if(s1>1) {

s1=s1-1; delay_ms(30);

}

}

lcd_clear(); lcd_gotoxy(0,0);

sprintf(lcd_buffer,"T1= %0d dc",s1);

lcd_puts(lcd_buffer);

lcd_gotoxy(0,1);

sprintf(lcd_buffer,"T2= %0d dc",s2); lcd_puts(lcd_buffer);

if (f1==1) {

lcd_gotoxy(12,0); lcd_putsf("Loop");

}

}

}

ПРИЛОЖЕНИЕ В — Акт о внедрении результатов научно-исследовательской работы

«СОГЛАСОВАНО»

«УТВЕРЖДАЮ»

ТТяияпиыт.тъ- Пп,-и1Ш()дСтвенно

шления,

Зам, директора по научной работе ФИЦ КазНЦ РАН, д.т.н., профессор

В.Н. Шлянников

АКТ

А.Г. Филимонов

с ПЁМОНАЛОМ /15I

Г /г,

о внедрениях результатов научно-исследовательской работы

Работа «Исследование зависимости коэффициента теплоотдачи насадки от частоты переключений регенеративного воздухоподогревателя», выполненная в ФГБУН «ФИЦ КазНЦ РАН» внедрена в АО «Татэнерго».

Назначение внедренной продукции: повышение точности теплового расчета, как регенеративных воздухоподогревателей при изменении частоты регенерации, так и парогенераторов, в составе которых работают регенеративные воздухоподогреватели, при сжигании различных видов топлива.

Полученное в разработке критериальное уравнение теплоотдачи позволило уточнить значения коэффициентов теплоотдачи насадки холодной и горячей частей регенератора РВВ-54м, благодаря чему повышена точность теплового расчёта всего котлоагрегата ТГМ-84 Б, а также повышена точность оценки температуры подогрева воздуха в калорифере при работе котла на мазуте, что обеспечивает предотвращение сернокислотной коррозии насадки холодной части регенератора.

Эффективность внедрения:

1. Организационно-технические преимущества — математическая модель позволяет с большей точностью рассчитывать температурные поля в насадке регенератора и температуру подогрева воздуха в калорифере, при которой предотвращается сернокислотная коррозия при работе котла на мазуте.

2. Социальный эффект — развитие науки и научных исследований.

3. Экономический эффект — предполагаемый эффект от внедрения не менее 14 млн. руб/год на один котлоагрегат ТГМ-84 Б.

От АО «Татэнерго»- От ФИЦ КазНЦ РАН:

Начальник Производственно - Доктор, тех. наук, доцент

технического отдела

Казанской ТЭЦ-1

Н.Ю. Кожарин Аспирант

Д.В. Макарушкин

^■ОЬ.П