Закономерности тепломассообмена в закрытом двухфазном термосифоне для агрегата распылительной сушки тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.08, кандидат наук Бородина Елена Сергеевна

• Бородина Елена Сергеевна
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Бородина Елена Сергеевна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР И АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ, ПОСВЯЩЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЮ ТЕПЛОВЫХ ТРУБ И ТЕРМОСИФОНОВ

1.1. Классификация и особенности работы тепловых труб и термосифонов

1.2. Анализ факторов, лимитирующих работу тепловых труб

1.3. Конструктивные характеристики термосифонов

1.4. Анализ эффективности работы термосифонов

ГЛАВА 2. АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА В ДВУХФАЗНОМ ЗАКРЫТОМ ТЕРМОСИФОНЕ

2.1 Математическое описание процессов тепломассопереноса в ЗДТ

2.2 Аналитические исследования характеристик тепломассопереноса в закрытом двухфазном термосифоне

2.3 Результаты аналитических исследований теплофизических процессов в ЗДТ

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛОМАССООБМЕНА В ДВУХФАЗНОМ ЗАКРЫТОМ ТЕРМОСИФОНЕ

3.1 Экспериментальная установка и результаты исследований процессов переноса в термосифоне

3.2 Результаты исследований процессов переноса в экспериментальных образцах двухфазных закрытых термосифонов

3.3 Оценка погрешности измерений тепловых характеристик аппарата

ГЛАВА 4. КОНСТРУКЦИЯ УСТАНОВКИ И ИНЖЕНЕРНЫЙ МЕТОД РАСЧЕТА

4.1 Конструкция опытно-промышленного образца

4.2 Исследования характеристик опытно-промышленного образца термосифона

4.3 Инженерный метод расчета

4.3.1 Расчет коэффициента теплоотдачи от наружной стенки трубки конденсатора к нагреваемой жидкости

4.3.2 Расчет коэффициента теплоотдачи от пара к внутренней стенке трубки конденсатора

4.3.3 Расчет коэффициента теплоотдачи от греющего газа к наружной стенке термосифона

4.3.4 Расчет коэффициента теплоотдачи от стенки трубы к кипящей жидкости

4.3.5 Учет оребрения наружных поверхностей нагрева термосифона

4.4 Реконструкция производства фосфатов с использованием ЗДТ

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Закономерности тепломассообмена в закрытом двухфазном термосифоне для агрегата распылительной сушки»

Актуальность работы

Производства предприятий пищевой, химической и имеющих отделочное производство текстильной и лёгкой промышленности характеризуются значительным потреблением тепловой энергии. При этом производство и потребление теплоты сопровождается существенными тепловыми потерями и сопутствующим загрязнением природной среды. Резервы экономии топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) могут достигать 70 и более процентов от всего технологического теплопотребления [1].

В тоже время, согласно федеральной программе энергосбережение формирование в России энергоэффективного общества - это неотъемлемая составляющая развития экономики России по инновационному пути. Переход к энергоэффективному варианту развития должен быть совершен в ближайшие годы, иначе экономический рост будет сдерживаться из-за высоких цен и снижения доступности энергетических ресурсов. Исходя из этого, разработка энергосберегающих конструкций аппаратов и переход на менее энергоемкие схемы производственных процессов является приоритетной задачей развития любого производства.

В соответствии с изложенным важнейшей задачей в химической и лёгкой промышленности является реализация малоотходных технологий путем реализации возможных резервов экономии тепловой энергии, снижения сырьевых потерь и реализации возможных резервов экономии тепловой энергии. Одними из наиболее энергоёмких процессов на химических и текстильных предприятиях являются процессы распылительной сушки, характеризующиеся значительными нерациональными затратами тепловой энергии и загрязнением окружающей среды [2, 3]. В качестве сушильного агента зачастую используются дымовые газы (с температурой около 600 °С) специально сконструированной для этих целей топки, использующей в качестве топлива природный газ. При этом теплота дымовых газов используется не рационально. Так, например, на ОАО «РЕАТЭКС» в цехе по производству пищевых фосфатов в агрегате

распылительной сушки нагрев фосфатных растворов, подлежащих обработке, осуществляется за счет теплоты насыщенного пара с температурой 140 °С от стороннего источника теплоты (в данном случае - ТЭЦ). Такое теплоснабжение приводит к неоправданным тепловым и материальным потерям. Целесообразным является использование для этих целей теплоты топочных газов, т.е. использование одного источника теплоты.

С целью снижения энергоемкости производства, повышения его экологичности, а также из-за постоянно растущих цен на энергоресурсы, было принято решение о проведении реконструкции и осуществлении изменений технологической схемы производства.

Одним из важных элементов реконструкции технологической схемы производства стал отказ от использования стороннего источника теплоты (пара). В качестве альтернативного источника тепловой энергии, необходимой на стадии приготовления растворов фосфатов, было решено использовать энергию топочных отходящих газов. По технологии приготовления растворов и с учетом теплового эффекта реакции нейтрализации общее количества теплоты, необходимой для устойчивой работы установки составляет величину - 73 кВт. Количество энергии, переносимое топочными газами, значительно больше указанной величины, необходимой для нагрева рабочих растворов на стадии их приготовления по предложенной схеме. Таким образом, имеется возможность осуществлять нагрев растворов фосфатов в технологической линии распылительной сушки за счет теплоты топочных газов без существенного увеличения расхода газа, идущего на сжигание. При этом, как показал анализ с учетом технологических особенностей производства, для реализации требуемых энергосберегающих мероприятий возникла необходимость использования теплообменного аппарата небольших габаритных размеров с высокой теплопередающей способностью [4, в соавторстве с Сажиным Б. С., Отрубянниковым Е.В., Кесояном Г. А. ].

Анализ литературных и патентных источников показал, что наиболее перспективным решением в данном направлении является использование

закрытого двухфазного термосифона непосредственно в самом агрегате распылительной сушки. Данное решение потребовало проведения дополнительных исследований с целью обеспечения требуемых характеристик такого аппарата.

Необходимость и важность проведения указанных исследований, направленных на снижение энергетических и материальных затрат на производство, и определяют актуальность данной работы.

Диссертационная работа проводилась в соответствии с планами научно -исследовательских работ кафедры «Промышленная экология и безопасность» ФГБОУ ВО «Российский государственный университет им. А. Н. Косыгина (Технологии. Дизайн. Искусство)».

Цель работы заключалась в разработке на основе теоретических и экспериментальных исследований конструкции закрытого двухфазного термосифона и инженерных методов его расчёта для утилизации теплоты высокотемпературных дымовых газов топки и повышения эффективности процессов переноса теплоты и снижения энергетических затрат на проведение тепломассообменных процессов.

Поставленная цель достигается решением следующих научных и технических задач:

• разработкой математического описания процессов переноса теплоты от греющего теплоносителя к нагреваемому посредством промежуточного теплоносителя в двухфазном закрытом термосифоне;

• получением применительно к двухфазному закрытому термосифону численного решения системы дифференциальных уравнений для определения эффективности теплопереноса в зависимости от ряда влияющих факторов;

• проведением экспериментальных исследований для подтверждения адекватности предложенных математических описаний процессов тепломассопереноса в закрытом двухфазном термосифоне и уточнения его геометрических и теплофизических характеристик;

• разработкой конструкции закрытого двухфазного термосифона для

утилизации теплоты высокотемпературных дымовых газов топки;

• разработкой инженерных методов расчета двухфазного закрытого термосифона и алгоритмов их реализации.

Основными, наиболее значимыми, с точки зрения научной новизны, результатами, полученными при решении перечисленных выше задач, являются следующие:

• предложено математическое описание процессов тепломассообмена применительно к закрытому двухфазному термосифону с регулируемым теплопереносом с учетом взаимодействия с внешней средой в условиях, близких к реальным, позволяющее определить эффективность протекающих в нём процессов;

• применительно к закрытому двухфазному термосифону получено численное решение системы дифференциальных уравнений сохранения массы, энергии и импульса (уравнения Навье - Стокса) с учетом реальных условий однозначности для определения эффективности теплопереноса в зависимости от ряда влияющих факторов;

• на основе проведённых экспериментальных исследований процессов тепломассопереноса в двухфазном закрытом термосифоне с регулируемым теплопереносом получена уточненная критериальная зависимость числа Нуссельта для внешней задачи при обтекании испарителя термосифона;

• разработана оригинальная конструкция закрытого двухфазного термосифона с регулируемым теплопереносом, защищённая двумя патентами на изобретение № 2473856 и № 2532061 [5, 6, совместно с Зиновьевым В. В., Розановым И. Ю., Сажным Б. С., Кесояном Г. А., Тюриным М. П.].

Методы исследования

При выполнении диссертационной работы были использованы фундаментальные закономерности протекания тепломассобменных процессов. Теоретическое описание этих процессов базируется на совместном рассмотрении уравнении" сохранения массы, энергии и импульса. Численное решение системы уравнений выполнялось с использованием современных программных комплексов.

Достоверность научных положений и выводов обусловлена применением корректных теоретических предпосылок и математических методов решения задач и обработки экспериментальных данных, использованием современного оборудования и приборов, а также хорошим соответствием теоретических и экспериментальных данных.

Практическая значимость работы

Разработана оригинальная конструкция закрытого двухфазного термосифона с регулируемым теплопереносом, предназначенного для утилизация теплоты высокотемпературных выбросов.

На основании теоретических и экспериментальных исследований разработаны инженерные методы расчёта и алгоритм их реализации для закрытого двухфазного термосифона с регулируемым теплопереносом, предназначенного для утилизации теплоты высокотемпературных выбросов.

Проведена реконструкция технологической схемы установки производства пищевых фосфатов с целью повышения её энергетической и экологической эффективностей с применением двухфазного закрытого термосифона.

Даны рекомендации по использованию аппарата в системах утилизации теплоты высокотемпературных газовых выбросов.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований используются в учебном процессе при чтении лекций, также при проведении практических и семинарских занятий.

Положения, выносимые на защиту

• математическое описание процессов тепломассообмена применительно к закрытому двухфазному термосифону с регулируемым теплопереносом, с учетом взаимодействия с внешней средой в условиях близких к реальным, позволяющее определить эффективность протекающих в нём процессов;

• результаты численного решения процессов тепломассобмена математическое описание процессов тепломассообмена применительно к закрытому двухфазному термосифону с регулируемым теплопереносом, с учетом взаимодействия с внешней средой в условиях близких к реальным, позволяющее

определить эффективность протекающих в нём процессов;

• результаты экспериментальных исследований, подтверждающие адекватность математической модели и результаты аналитических исследований;

• принципиальная технологическая схема промышленной установки использования теплоты продуктов сгорания для подогрева рабочих растворов для распылительной сушки.

Апробация работы.

Результаты работы докладывались на международной конференции по химической технологии ХТ'12 (Москва-2012), международных научно-технических конференциях «Дизайн, технологии и инновации в текстильной и легкой промышленности» (Москва - 2013, 2014, 2015 гг.), всероссийской научной конференции «Математика, информатика, естествознание в экономике и обществе (МИЕСЭКО 2014)» (Москва-2014), международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные исследования: проблемы и результаты» (Новосибирск-2014), международной научно-практической конференции «Инновации, качество и сервис в технике и технологиях» (Курск -2014), всероссийской конференции молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроения России» (Москва-2014), Первых Международных Лыковских научных чтениях, посвящённых 105-летию академика А.В. Лыкова, «Актуальные проблемы сушки и термовлажностной обработки материалов в различных отраслях промышленности и агропромышленном комплексе» (Москва - 2015), международной научно -технической конференции, посвящённой 105-летию со дня рождения А. Н. Плановского «Повышение эффективности процессов и аппаратов в химической и смежных отраслях промышленности» (Москва - 2016).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 работ в отечественных научных журналах и сборниках. В их число входят 2 статьи в изданиях, рецензируемых ВАК, 1 статья в журнале, включенном в глобальный индекс цитирования Scopus, 2 патента на изобретение.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, выводов, списка литературы из 140 наименований. Работа изложена на 147 страницах.

ГЛАВА 1. ОБЗОР И АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ, ПОСВЯЩЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЮ ТЕПЛОВЫХ ТРУБ И ТЕРМОСИФОНОВ

1.1. Классификация и особенности работы тепловых труб и термосифонов

Благодаря высокой эффективности и компактности тепловые трубы находят широкое применение в процессах утилизации тепла и сохранения энергии.

Все тепловые трубы можно разделить на две основные группы — фитильные и бесфитильные тепловые трубы, или термосифоны (рис. 1.1). Физические основы, технология изготовления и области применения фитильных тепловых труб рассмотрены в работах [7 - 22] . Фитильные тепловые трубы могут успешно работать как в условиях гравитации, так и в условиях невесомости, что обуславливает специфику их применения. С другой стороны, фитильная структура создает дополнительное сопротивление для движения конденсата, в результате чего предельные тепловые потоки в фитильных тепловых трубах существенно меньше, чем в термосифонах [10].

Тепловые трубы характеризуются следующими основными свойствами:

1. Высокая эффективность теплопередачи. Тепловые трубы обладают эффективной теплопроводностью в сотни раз выше, чем материалы, имеющие самую высокую теплопроводность, например, медь.

2. Изотермичность теплообменных поверхностей тепловых труб. Это свойство в значительной степени определяет уникальность тепловой трубы как теплообменного устройства. Оно связано с тем, что теплообмен в тепловых трубах осуществляется при испарении и конденсации рабочего тела.

3. Способность передавать теплоту при плотности теплового потока в осевом направлении на несколько порядков выше, чем в устройствах, где теплота передается за счет изменения энтальпии теплоносителя.

Рисунок 1.1 - Классификация тепловых труб.

Области использования тепловых труб можно условно разделить на шесть классов:

1. Теплопередача (нагрев или охлаждение).

2. Пространственное разделение источника и стока теплоты при теплопередаче.

3. Термостатирование.

4. Трансформация теплового потока.

5. Регулирование температуры.

6. Тепловые диоды и выключатели.

Термосифон является простейшим случаем тепловой трубы. Двухфазный закрытый термосифон представляет собой, по сути, гравитационную бесфитильную тепловую трубу.

На рис. 1.2 представлена принципиальная схема двухфазного закрытого термосифона с тремя характерными участками: 1 - испарительный участок, где теплота подводится к системе; 2 - конденсаторный участок, где теплота отводится от системы; 3 - транспортный (адиабатный) участок, соединяющий испаритель и конденсатор.

Рисунок 1.2 - Принципиальная схема термосифона

Закрытый двухфазный термосифон работает следующим образом: при подводе теплоты к испарителю теплоноситель испаряется, образующийся пар движется в конденсатор, где конденсируется на стенках, отдавая теплоту фазового перехода охлаждающей среде. В свою очередь конденсат под действием гравитационных сил движется в испаритель. Процессы в термосифоне протекают непрерывно, что обеспечивает передачу теплоты от одной зоны к другой. В транспортной зоне обычно создаются адиабатные условия, т. е. теплота не подводится и не отводится через стенки термосифона.

Стандартная тепловая труба по конструкции аналогична термосифону, но в тепловой трубе на внутренней стенке укреплен фитиль, сделанный, например, из нескольких слоев тонкой сетки, и конденсат возвращается в испаритель под действием капиллярных сил. В тепловой трубе на расположение испарителя не накладывается никаких ограничений, и она может работать при любой ориентации. Термин «тепловая труба» применяется также к высокоэффективным теплопередающим устройствам, в которых возврат конденсата осуществляется другими способами, например, под действием центробежных сил.

Ниже приведены основные виды возврата конденсата. Гравитация Термосифон

Капиллярные силы Стандартная тепловая труба

Центробежные силы Вращающаяся тепловая труба

Электростатические объемные силы

Электрогидро динамиче ская тепловая труба Магнитогидродинамическая тепловая труба Осмотическая тепловая труба

Магнитные объемные силы

Осмотические силы

Для оптимальной работы тепловая труба должна обладать невысоким термическим сопротивлением или, что тоже самое, высокой тепловой проводимостью, определяемыми выражениями:

1.2. Анализ факторов, лимитирующих работу тепловых труб

Факторы, лимитирующие работу тепловых труб, представлены на рис. 1.3. Позиции и формы кривых, изображенных на рис. 1.3 зависят от материала фитиля, типа рабочей жидкости и геометрии тепловой трубы. Помимо приведённых факторов необходимо также учитывать и ограничение, связанное с уровнем рабочей жидкости.

(1.1)

а =

(1.2)

Ограничение уноса

Капиллярное ограничение

Температура

Рисунок 1.3 - Ограничения теплопереноса в тепловой трубе [7].

Капиллярное ограничение. Для работы фитильной тепловой трубы максимальное капиллярное давление АРктах должно быть выше, чем общий перепад давления в трубе. Этот перепад давления складывается из трех компонентов.

1. Перепад давления АРж, необходимый для возвращения жидкости из конденсатора в испаритель.

2. Перепад давления АРп, необходимый для течения пара из испарителя к конденсатору.

3. Давление, обусловленное гравитационным напором АРё, которое может быть равным 0, принимать положительные или отрицательные значения в зависимости от угла наклона тепловой трубы.

Для надлежащей работы тепловой трубы, необходимо выполнение условия:

АРктах > АРж + АРп + APg (1.3)

Если это условие не выполняется в испарительной части тепловой трубы, то фитиль будет высыхать. Максимальный возможный тепловой поток, при котором выполняется условие 1.2, носит название капиллярного ограничения. Как правило, капиллярное ограничение определяет максимальный тепловой поток на большей части рабочего диапазона.

Звуковой предел. В процессе пуска или при использовании в качестве рабочих жидкостей высокотемпературных жидких металлов, скорость пара может достигать значений скорости звука. Скорость звука накладывает ограничения на производительность тепловой трубы. Достигается состояние, которое носит название "запирание" канала тепловой трубы. При этом, если уменьшать температуру в зоне конденсации, то тепловая труба потеряет свойство изотермичности - по ее длине будет наблюдаться значительный градиент температур. При скоростях, приближающихся к скорости звука, необходимо учитывать сжимаемость пара при расчетах перепада давления пара.

Ограничение по вязкости или по давлению пара. Данное ограничение наиболее существенно в момент пуска. При низких температурах давление в испарителе крайне мало, и, т.к. давление в конденсаторе не может быть ниже нуля, максимальная разность давлений пара недостаточна для преодоления сил вязкости и гравитации, что препятствует нормальной работе тепловой трубы.

Ограничение уноса. При высоких тепловых потоках скорость пара неизбежно возрастает. Если эта скорость достаточна для уноса капель жидкости, возвращающейся из конденсатора в испаритель, производительность тепловой трубы будет падать, обуславливая наличие ограничения уноса.

Ограничение уноса исследовалось в работах [23 , 24, 25]. В работе [24] приводится соотношение для максимального осевого массового потока пара, которое хорошо согласуется с имеющимися экспериментальными данными:

йшах /АЬт = /ШРТ^Р' - Р")^]0'25 (1.4)

где А - площадь сечения парового потока; коэффициент /1 - функция от числа Бонда, Во; /2 - от безразмерного параметра Кр; fз - функция от угла наклона термосифона.

Число Бонда определяется из выражения:

Во = 0——(1.5) Р

График зависимости /1 от числа Бонда приведен на рис. 1.4.

Коэффициент /2 является функцией от безразмерного параметра Кр, определяемого по формуле:

/2 = к-017 при ^р<4х 104, (1-6)

^ = 0.165 при Кр > 4 х 104, где Рп - давление пара.

Коэффициент /3 является функцией от угла наклона термосифона. Если термосифон расположен вертикально, /3 = 1. Если аппарат расположен под

наклоном, то значение коэффициента £з для различных значений числа Бонда Во может быть определено по графику, приведенному на рис. 1.5. Произведение/1,/2, /3 также может носить название числа Кутателадзе.

О 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Угол наклона термосифона

Рисунок 1.4 - Зависимость коэффициента /1 Рисунок 1.5 - Зависимость коэффициента /з от числа Бонда. от угла наклона термосифона при различных

числах Бонда.

Большинство экспериментальных данных по производительности термосифонов показывают, что максимальная теплопередающая способность имеет место, когда термосифон наклонен на 10° - 30° к вертикали.

Кризис кипения. Радиальный тепловой поток в испарителе обеспечивается относительно небольшой разностью температур, до тех пор, пока не достигнуто критическое значение теплового потока, при котором слой пара покрывает поверхность испарителя. Наибольшую популярность получила гидродинамическая теория кризиса теплоотдачи при кипении, впервые разработанная С. С. Кутателадзе [26]. При докритичных значениях теплового потока имеет место пузырьковое кипение. При пузырьковом кипении паровая фаза возникает на отдельных микровпадинах поверхности нагрева (центрах парообразования). Возникающий зародыш парового пузырька растет вследствие

тепломассообмена с окружающей жидкостью, достигает некоторого отрывного размера и всплывает. При этом над центрами парообразования возникают цепочки паровых пузырей и циркулирующие токи жидкой фазы. Основная часть поверхности нагрева омывается при этом жидкостью, пограничный слой которой интенсивно перемешивается движущимися паровыми пузырями. Вследствие этого интенсивность теплоотдачи при пузырьковом кипении весьма велика и растет с увеличением скорости парообразования, пропорциональной плотности теплового потока.

При постепенном наращивании теплового потока, по достижении некоторого значения, пузырьковое кипение скачкообразно сменяется пленочным. При дальнейшем увеличении теплового потока существует устойчивое плёночное кипение. Переход к развитому пленочному кипению происходит вследствие нарушения устойчивости жидких пленок и струек, проникающих из основной массы жидкости к стенке через граничный слой. При пленочном кипении пар образует сплошной слой, отделяющий поверхность нагрева от массы жидкости. С поверхности этого слоя отделяются большие пузыри, уходящие в толщу жидкости. Из-за малой теплопроводности парового слоя интенсивность теплоотдачи при пленочном кипении многократно снижается по сравнению с пузырьковым.

На рисунке 1.6 приведена зависимость плотности теплового потока от разности температуры стенки и температуры кипения (кривая Никояма). Е. Никояма выяснил, что область интенсивного возрастания теплового потока с увеличением температурного напора связана с пузырьковым режимом кипения (область а), а область относительно медленного роста функции я(АТ) связана с пленочным режимом кипения (область в). Между максимумом и минимумом этой функции лежит область перехода от одного режима кипения к другому (область б).

вг/м'

12

8

(1-0,86 Ю'*

V

а\_ л г

200

400 600 800 °С

Рисунок 1.6 - Кривая Никояма. Характер зависимости ц=Г(АТ) при кипении в большом объеме (вода, р ~ 98,1 кПа). а - область пузырькового кипения; б - переходная

область; в - область пленочного кипения.

С. С. Кутателадзе первым объяснил эти эффекты как следствие гидродинамической неустойчивости двухфазного пограничного слоя [26, 27].

Согласно С. С. Кутателадзе, критерий устойчивости кипящего пограничного слоя в условиях свободной конвекции, определяется выражением:

^кр

Ки =

(1.7)

ь/^Уда^р'-р")

где qкp - критическая плотность теплового потока, Вт/м2; Ь - скрытая теплота парообразования, Дж/кг; р'и р" - плотности жидкости и пара соответственно, кг/м3; § - ускорение свободного падения, м/с2; а -поверхностное натяжение, Н/м2.

В общем случае критерий зависит от относительного размера паровых пузырей, вязкости жидкости и сжимаемости пара. На величину критического теплового потока влияют также свойства поверхности нагрева и ее состояние. Шероховатость поверхности нагрева может приводить к некоторому увеличению критического теплового потока.

В таблице 1.1 приведены соотношения, полученные в работах различных авторов, для определения числа Кутателадзе, необходимого для расчёта максимального теплового потока тепловой трубы или термосифона [28].

Таблица 1.1 - Соотношения для числа Кутателадзе Ки, полученные различными авторами [28].

Источник Соотношение для числа Кутателадзе Ku

Sakhuja [29] Ku - 0-7252 К//и) 4 [1 + (рп/рж)025]2

Nejat [30] (d Л )09 Ku — 0.09ßo1/2 , ,\02ЧП2 [1 + (Рп/Рж)0'25]2

Katto [31] 0.1 Ku — 1 + 0.491(/и/dH)Bo-0-3

Tien and Chang [32] k 3.2(^и//и) B >on Ku — ^-z—;—Nn9C-,9 ;Bo >30 4[1 + (Рп/Рж)0'25]2 KU — 342 [tft(0-5SOl/2)]2[1 + ^))025]2

Harada et al. [33] fa\1/ Ku — 9.64(^и//и)Рп^жпС( —) /а\1/2 Ku — 14.1(^и//и)Рп^жп С(-) п 04 — > 0.318 С — 1.58 ) ; а \а J 2 (О \1/2 ; С( —) > 0.079 \PJ 115 1/2 ; С ) < 0.079 — < 0.318 С — 1 а

Гобрис и Савченков [34] Ku — 0.0093(^и//и)11(^и/0-(08Ч-а74(1 + 0.03ßo)2; 2 < ßo < 60

Безродный [35, 36] /7 Л [СТ[^(Рж-Рп)_ Ku — 2.55(^и//и) {-- ^р а ° |^(Рж - Р Р ° Ku — 0.425(^и//и); -р ) ; ) 1/2 п) > 2.5 х 10-5. [^(Рж-Рп)11/2< 2.5 х 10-5. а

Groll и Rösler [37] Ku — /1(Во)/2/3(^,Вс ( п1/^0.17 , — ^(Рж-Рп) ) . О 2 {Р J ; Р . /2—0.165; Ф^ж-М р а )(^иЛи) )-|1/2 ?ж Рп) > 2.5 х 10-5 <г 1/2 < 2.5 х 10-5

Prenger [38] Ku — 0.747К//и)[МРж -Рп)]0295(ЛжпРп)-0045

Fukano и др. [39] Ku — 2(^и//и)083^и00з([^а(р;к -Рп)]05| 1 «жпРп J

Imura и др. [40] Ku — 0.16{1 - ехр[-(^и//и)(Рж/Рп)013]}

Пиоро и Воронцова [41] Ku — 0.131{1 - ехр[-(^и//и)(Рж/Рп)013со818(ф - 55°)]}0 8

Условные обозначения в таблице: ёи - диаметр испарителя, м; Би - коэффициент заполнения; 1и - длина испарителя, м; М - молекулярная масса, кг/моль; рж - плотность жидкости, кг/м3; рп - плотность пара, кг/м3; а - поверхностное натяжение, Н/м; Ижп -теплота испарения, Дж/кг; ф - угол наклона,

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Бородина Елена Сергеевна, 2018 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Сажин, Б. С. Основные процессы и аппараты энергосберегающих технологий текстильных и химических предприятий / Б. С. Сажин, М. П. Тюрин, М. В. Сошенко. - М.: ГОУВПО МГТУ им. А. Н. Косыгина, 2008. - 339 с.

2. Экологическая безопасность технологических процессов. Монография. / Под общ. ред. Б. С. Сажина. - М.: МГТУ им. А. Н. Косыгина. - 2007. - 391 с.

3. Сажин, Б. С. Вопросы комкообразования при сушке высоковлажных тонкодисперсных волокнообразующих полимеров во взвешенном слое / Б. С. Сажин, М. Б. Сажина, Т. А. Вилкова, З. Н. Османов, Е. С. Бородина, Н. А. Солдатова //Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. - 2013. -№ 2 (344). - С. 132-135.

4. Сажин, Б. С. Теоретический анализ и разработка алгоритма расчета энергосберегающей конструкции, на примере тепловой трубы / Б. С. Сажин, Е. С. Бородина, Е. В. Отрубянников, Г. А. Кесоян / Химическая технология (Сб. тез. док.): IV Всеросс. конф. по хим. Технологии. Всеросс. молодежная конф. по хим. технологии, Всеросс. школа по хим. технологии для мол. ученых и специалистов, Всеросс. симпозиум по химии и технологии экстракции и сорбции; под ред. Ю. А. Заходяевои, В. В. Беловой: в 5 т. - М.: ИОНХ РАН, 2012. - Т. 2. -С. 328 - 331.

5. Пат. 2473856 Российская Федерация, МПК F 28 D 7 00, F 28 D 15 02. Теплообменный аппарат / Бородина Е. С., Зиновьев В. В., Розанов И. Ю., Сажин Б. С., Кесоян Г. А. ; заявитель и патентообладатель Бородина Е. С. -№ 2011142397/06; заявл. 20.10.11; опубл. 27.01.13, Бюл. №3. - 7 с. : ил.

6. Пат. 2532061 Российская Федерация, МПК F 28 D 7/00. Термосифонный теплообменный аппарат / Тюрин М. П., Бородина Е. С., Розанов И. Ю., Кочетов Л. М., Бельданова О. Г. ; заявитель и патентообладатель Бородина Е. С. -№ 2013151456; заявл. 20.11.13; опубл. 27.10.14, Бюл. №30. - 7 с. : ил.

7. Reay, D. Heat Pipes. Theory, Design and Application / D. Reay, P. Kew. -Fifth edition. - Oxford : Butterworth-Heinemann is an imprint of Elsevier, 2006. -377 p.

8. Безродный, М.К. Процессы переноса в двухфазных термосифонных системах. Теория и практика / М. К. Безродный, И. Л. Пиоро, Т. О. Костюк. -Киев: Факт, 2005. - 704 с.

9. Клюев, Н. И. Математическое моделирование процессов взаимодействия встречных потоков пара и жидкости в тепловых трубах / Н. И. Клюев,

B. А. Бруяка // Вестник СамГУ. Естественнонаучная серия. - 2001. - № 4(22). -

C. 121 - 135.

10. Чи, С. Тепловые трубы: Теория и практика: [пер. с англ. Сидоров В. Я.] / С. Чи. - М.: Машиностроение, 1981. - 207 с.

11. Васильев, Л. Л. Теплообменники на тепловых трубах / Л. Л. Васильев. -Минск : Наука и техника, 1981. - 143 с.

12. Присняков, В. Ф. Процессы переноса тепла и массы в тепловых трубах / В. Ф. Присняков, В. И. Луценко, Ю. В. Наврузов, Ю. К. Гонтарев, В. М. Сидушкин. - Киев : Наук. думка, 1991.-160 с.

13. Дан, П. Д. Тепловые трубы [Пер. с англ] / П. Д. Дан, Д. А. Рей. - М.: Энергия, 1979.- 272 с.

14. Ивановский, М. Н. Технологические основы тепловых труб / М. Н. Ивановский, В. П. Сорокин, Б. А. Сорокин, И. В. Ягодкин. - М.: Атомиздат, 1978.-256 с.

15. Ивановский, М. Н. Физические основы тепловых труб / М. Н. Ивановский, В. П. Сорокин, И. В. Ягодкин. - М.: Атомиздат, 1978.-256 с.

16. Тепловые трубы: [пер. с англ. и нем.] / Под. ред. Э. Э. Шпильрайна. - М.: Мир, 1972.-421 с.

17. Эва, В. Низкотемпературные тепловые трубы / В. Эва, И. Асакавичюс, Б. Гайгалис. - Вильнюс: Мокслас, 1982. - 184 с.

18. Тепловые трубы и теплообменники с использованием пористых материалов : сб. науч. тр. / Под ред. Л. Л. Васильева. - Минск: ИТМО АН БССР, 1985.-178 с.

19. Васильев, Л. Л. Теплообменники утилизаторы на тепловых трубах / Л. Л. Васильев, В. Г. Киселев, Ю. Н. Матвеев, Ф. Ф. Молодкин; под. ред. Л. И. Колыхана. - Минск: Наука и техника, 1987. -200 с.

20. Велимас, Ю. В. Интенсификация теплообмена: Успехи теплопередачи. 2 / Ю. В. Велимас, Г. И. Воронин, Б. В. Дзюбенко и др.; под ред. А. А. Жукаускаса и Э. К. Калинина. - Вильнюс: Москлас, 1988. - 188 с.

21. Елисеев, В. Б. Что такое тепловая труба? / В. Б. Елисеев, Д. И. Сергеев. -М.: Энергия, 1971. - 136 с.

22. Низкотемпературные тепловые трубы для летательных аппаратов / Под ред. Г. Н. Воронина. - М.: Машиностроение, 1978. - 200 с.

23. Nguyen-Chi, H. Entrainment or flooding limit in a closed two-phase thermosyphon / H. Nguyen-Chi, M. Groll // Proceedings of IV International Heat Pipe Conference, London. - Oxford : Pergamon press, 1981. - P. 53 - 56.

24. Terdtoon, P. Investigation of effect of inclination angle on heat transfer characteristics of closed two-phase thermosyphons / P. Terdtoon [et. al.] // Proceedings of 7th International Heat Pipe Conference. - 1990, May. - P. 67-71.

25. Сорокин, Ю. Л. Критическая скорость пара (газа) для процесса захлебывания в вертикальных трубах / Ю. Л. Сорокин, М. Ю. Сорокин // Энергомашиностроение. - 1985. - № 6. - С. 5-6.

26. Кутателадзе, С. С. Гидродинамика газожидкостных систем/ С. С. Кутателадзе, М. А. Стырикович. - М.: Энергия, 1976. - 296 с.

27. Кутателадзе, С. С. Основы теории теплообмена / С. С. Кутателадзе. - М.: Атомиздат, 1979. - 416 с.

28. Golobic, I. Corresponding states correlation for maximum heat flux in two-phase closed thermosyphon / I. Golobic, B. Gaspersic // Int. J. Refrig. - 1997. - Vol. 20, N 6. - P. 402 - 410.

29. Sakhuja, R. K. Flooding constraint in wickless heat pipes / R. K. Sakhuja // ASME Publ. paper. - 1973. - No. 73. - WA/HT-7.

30. Nejat, Z. Effects of density ratio on critical heat flux in closed and vertical tubes / Z. Nejat // Int. J. Multiphase Flow. - 1981. - Vol. 7. - P. 321-327.

31. Katto, Y. Generalized correlation for critical heat flux on the natural convection boiling in confined channels / Y. Katto // Trans. Japan. Soc. Mech. Engrs. -1978. - Vol. 44. - P. 3908 - 3911.

32. Tien, C. L. Entertaiment limits in heat pipes / C. L. Tien, K. S. Chang // AIAA J. - 1979. - Vol. 17. - P. 643 - 646.

33. Harada, K. Heat transfer characteristics of large heat pipes / K. Harada, S. Inoue, J. Fujita, H. Suematsu [et. al] // Hitachi Zosen Tech. Rev. - 1980. - Vol. 41. -P. 167 - 174.

34. Gobris, Z. R. Low temperature two-phase closed thermosyphon investigation / Z. R. Gobris, G. A. Savchenkov // Proceedings of 2nd Int. Heat Pipe Conference, Bologna, Italy. - 1976. - P. 37 - 45.

35. Безродный, М. К. Исследование кризиса тепломассопереноса в низкотемпературных бесфитильных тепловых трубах / М. К. Безродный, Д. В. Алексеенко // Теплофизика высоких температур. - 1977. - 15, N 2. -С. 370 - 376.

36. Bezrodnyi, M. K. Investigation of the critical region of heat and mass transfer in low temperature wickless heat pipes / M. K. Bezrodnyi, D. B. Alekseenko // High Temp. - 1977. - Vol. 15. - P. 309 - 313..

37. Groll, M. Development of advanced heat transfer componenets for heat recovery from hot waste gases : Final Report CEC Contract No.ENSE-0027-D(B) / M. Groll, S. Rosler. - 1989.

38. Prenger, F. C. Performance limits of gravity-assisted heat pipes / F. C. Prenger // Proceedings of 5th Int.Heat Pipe Conference, Tsucuba, Japan. - 1984. -P. 1 - 5.

39. Fukano, T. Experimental study on the critical heat flux at the operating limit of a closed two-phase thermosyphon / T. FuKano, K. Kadoguchi, C. L. Tien // Heat Transf - Jan. Res. - 1988. - Vol. 17. - P. 43 - 60..

40. Imura, H. Critical heat flux in a closed two-phase thermosyphon / H. Imura, K. Sasaguchi, H. Kozai // Int. J. Heat Mass Transf. - 1983. - Vol. 26. - P. 1181 - 1188.

41. Пиоро, И. Л. Расчетное определение предельного теплового потока при кипении жидкостей в двухфазных термосифонах / И. Л. Пиоро, М. В. Воронцова // Инж.-физ. журн. - 1987. - 53, N 3. - С. 376 - 383.

42. Reed, J.G. Modeling of the Two-Phase Closed Thermosyphon / J. G. Reed, C. L. Tien // ASME. J. Heat Transfer. - 1987. - Vol. 109. - P. 722 - 730.

43. Yong, J. P. Heat transfer characteristics of a two-phase closed thermosyphon to the fill charge ratio / J. P. Yong, K. K. Hwan, J. K. Chul // Int. J. of Heat and Mass Transfer. - 2002. - N 45. - P. 4655 - 4661.

44. Кравец, В. Ю. Теплопередающие характеристики двухфазных термосифонов/ В. Ю. Кравец, В. А. Чернобай, А. К. Готовцева // Восточноевропейский журнал передовых технологий. - 2012.- 2/8(56). - С. 61 - 63.

45. Emami, M. R. Sarmasti. Effect of aspect ratio and filling ratio on thermal performance of an inclined two-phase closed thermosyphon / M. R. Sarmasti Emami, S. H. Noie, M. Khoshnoodi // Iranian Journal of Science & Technology, Transaction B, Engineering. - 2008. - Vol. 32, N B1. - P. 39 - 51..

46. Лапшин, Р. М. О предельной мощности испарительных термосифонов / Р. М. Лапшин // Труды Нижегородского государственного технического университета им. Р. Е. Алексеева. - 2010. - № 4(83). - С. 132 - 137.

47. Стоянов, Н. М. Кризис теплопереноса в замкнутом испарительном термосифоне / Н. М. Стоянов // ИФЖ. - 1969. - Вып. 17. - № 1. - С. 23-25.

48. Балунов, Б. В. Необходимая степень заполнения и предельная мощность двухфазного термосифона / Б. В. Балунов, Ю. Н. Илюхин, В. И. Киселев, Д. Г. Говядко // Теплоэнергетика. - 1992. - № 8. - С. 57 - 61.

49. Groll, M. Heat recovery units employing reflux heat pipes as components : Final Report, Contract EE-81-133D(B) / M. Groll [et al.] - 1984.

50. El-Genk, M.S. Determination of operation envelopes for closed two-phase thermosyphons / M. S. El-Genk, H. H. Saber // Int. J Heat Mass Transf. - 1999. -Vol. 42. - P. 889 - 903..

51. Lock, G. S. H. The aerosyphon : An exploratory study / G. S. H. Lock, S. Maezawa // Int. J. Heat and Mass Transfer. - 1975. - № 2 (18). - P. 219 - 226.

52. Lock, G. S.H. Heat transfer characteristics of the closed tube aerosyphon / G. S. H. Lock, R. D. Abdurahman // Int. J. Heat and Mass Transfer. - 1988. - № 1 (31).

- P. 143 - 152.

53. Japikse, D. Single-phase transport process in the open thermosyphon / D. Japikse, R. F. Winter // Int. J. Heat Mass Transfer. - 1971. - 14, №3. - P. 427 - 441.

54. Петров, В. М. Тепловые трубы в электрических машинах / В. М. Петров, А. Н. Бурковский, Е. Б. Ковалев и др.; под ред. В. М. Петрова. - М.: Энергоиздат, 1987. - 152 с.

55. А. с. 516895 СССР, МКИЗ F 28 D 15/00. Регулируемая тепловая труба / А. И. Стрельцов, В. Ф. Степанчук (CCCP). - Опубл. 05.06.76. - Бюл. N 21.

56. Заявка 1457011 Великобритания, МКИ F 28 D 5/00. Теплопередающее устройство // Изобрет. за рубежом. - 1977. - Вып. 41, N 14. - С. 41.

57. Буянов, А. В. Экспериментальное исследование двухфазного термосифона сильфонного типа / А. В. Буянов, В. В. Фролов, С. И. Степанов // Изв. вузов. Энергетика. - 1984. - N 11. - С. 88 - 91.

58. Заявка 1488661 Великобритания, МКИ F 28 D 5/00. Двухфазный термосифон // Изобрет. в США и за рубежом. - 1978. - Вып. 96, N 3. - С. 5.

59. Заявка 3965970 США, МКИ F 28 D 15/00. Регулирование двухфазного термосифона // Изобрет. в США и за рубежом. - 1976. - Вып. 41, N 22. - С. 8.

60. Заявка 1488662 Великобритания, МКИ F 28 D 5/00. Двухфазный термосифон // Изобрет. в США и за рубежом. - 1978. - Вып. 96, N 3. - С. 5.

61. А. с. 848955 СССР, МКИЗ F 28 D 15/00. Теплопередающее устройство / И. Л. Пиоро, Л. С. Пиоро, В. М. Олабин [и др.]. - Опубл. 23.07.81. - Бюл. N 27.

62. Rashidian, B. Modeling the Transient Response of the Thermosyphon Heat Pipes / B. Rashidian, M. Amidpour, M. R. Jafari Nasr // Proceedings of the World Congress on Engineering 2008. - 2008. - Vol. II. - P. 1530 - 1535.

63. Patil Aniket, D. Patil Aniket, D. Factors Affecting the Thermal Performance of Two Phase Closed Thermosyphon: A Review / D. Patil Aniket, Dr. B. Yarasu Ravindra // International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering.

- 2012. - Vol. 2, N 9. - P. 202 - 206.

64. Kate, Ajit M. Effect of Pipe Cross Section Geometries and Inclination Angle on Heat Transfer Characteristics of Wickless Heat Pipe / Ajit M. Kate, Ratnakar R. Kulkarni // International Journal of Engineering Research and Technology. - 2010. -Vol. 3, N 3. - P. 509 - 520.

65. Anjankar, P. G. Experimental Analysis of Condenser Length Effect on the Performance of Thermosyphon / P. G. Anjankar, Dr. R. B. Yarasu // Int. J. of Emerging Technology and Advanced Engineering. - 2012. - Vol. 2, N 3. - P. 494 - 499..

66. Rahimi, M. Thermal characteristics of a resurfaced condenser and evaporator closed two-phase thermosyphon / M. Rahimi, K. Asgary, S. Jesri // International Communications in Heat and Mass Transfer. - 2010. - Vol. 37. - P. 703 - 710.

67. Alizadehdakhel, A. CFD modelling of flow and heat transfer in a thermosyphon / A. Alizadehdakhel, M. Rahimi, A. A. Alsairafi // International Communications in Heat and Mass Transfer. - 2010. - Vol. 37. - P. 312 - 318..

68. Raja Balayanan, S. R. Optimization of Thermal Performance of Water to Air Thermosyphon Solar Heat Pipe Heat Exchanger using Response Surface Methodology / S. R. Raja Balayanan, V. Velmurugan, R. Sudhakaran, N. Shenbagavinayaga Moorhy // European Journal of Scientific Research. - 2011. - Vol. 59. - P. 451 - 459.

69. Sabharwall, P. Engineering Design Elements of a Two-Phase Thermosyphon to Transfer NGNP Thermal Energy to a Hydrogen Plant // Idaho National Laboratory; Next Generation Nuclear Plant Project. - Idaho Falls, Idaho 83415, July 2009.

70. Payakaruka, T. Correlations to predict heat transfer characteristics of an inclined closed two-phase thermosyphon at normal operating conditions / T. Payakaruka, P. Terdtoon, S. Ritthidech // Applied Thermal Engineering. - 2000. - N 20. - P. 781 - 790.

71. Pan, Y. Condensation characteristics inside a vertical tube considering the presence of mass transfer, vapor velocity and interfacial shear / Y. Pan // Int. J. of Heat and Mass Transfer. - 2001. - Vol. 44. - P. 4475 - 4482.

72. Noie, S. H. Experimental investigation of boiling and condensation heat transfer of a two phase closed thermosyphon / S. H. Noie, M. H. Kalaei, M. Khoshnoodi // International Journal of Engineering. - 2005. - Vol. 18, N 1. - P. 100 - 106.

73. Ong, K. S. Inclination and Fill Ratio Effects on Water Filled Two-Phase Closed Thermosyphon / K. S. Ong, W. L. Tong // Proceedings of 10th international heat pipe symposium, Taipei. - 2011. - P. 167 - 171.

74. Mirshahi, H. Experimental Study on the Effect of Heat Loads, Fill Ratio and Extra Volume on Performance of a Partial-Vacuumed Thermosyphon / H. Mirshahi, M. Rahimi // Iranian Journal of Chemical Engineering. - 2009. - Vol. 6, N 4. -P. 15 - 26.

75. Zarandi, M. A. Theoretical modeling of a two-phased thermosyphon assuming the liquid reservatory / M. A. Zarandi, N. G. C. Leite // Thermal Engineering. - 2007. - Vol. 6, N 01. - P. 74 -88.

76. Кузнецов, Г. В. Численныи анализ влияния температурного перепада на режимы переноса энергии в замкнутом двухфазном цилиндрическом термосифоне / Г. В. Кузнецов, М. А. Аль -Ани, М. А. Шеремет // Известия Томского политехнического университета. - 2010. - Вып. 4, Т. 317. - С. 13 - 19.

77. Dobson, R. T. Development of a heat pipe (two-phase closed thermosyphon) heat recovery heat exchanger for a spray drier / R. T. Dobson, S. A. Pakkies // JESA. -2002. - Vol. 13, N 4. - P. 148 - 161..

78. Бакиев, Т. А. Разработка теплообменных агрегатов на базе термосифонов для производтсв нефтехимпереработки : дис.. д-р техн. наук : 05.04.09 / Бакиев Тагир Ахметович. - Уфа, 2000. - 228 с.

79. Белов, А. А. Экспериментальное исследование теплогидравлических характеристик наклонных термосифонов для охлаждения объектов ядерной энергетики : дис.. канд. техн. наук : 05.14.03 / Белов Алексей Анатольевич. -Санкт-Петербург, 2007. - 185 c.

80. Karthiketan, M. Thermal performance of a two Phase closed thermosyphon using aqueous solution / M. Karthikeyan, S. Vaidyanathan, B. Sivaraman // Int. J. of Engineering Science and Technology. - 2010. - Vol. 2, N 5. - P. 913 - 918.

81. Abou-Ziyan, H. Z. Performance of stationary and vibrated thermosyphon working with water and R134a / H. Z. Abou-Ziyan, A. Helali, M. Fatouh, M. M. Abo El-Nasr // Applied thermal engineering. - 2001. - Vol. 21. - P. 813 - 830.

82. Ong, K. S. Performance of an R-134a- filled thermosyphon / K. S. Ong, Md. Haider-E-Alahi // Applied thermal engineering. - 2003. - Vol. 23. - P. 2373 - 2381.

83. Jouhara, H. Experimental investigation of small diameter two-phase closed thermosyphon charged with water, FC-84, FC-77, FC-3283 / H. Jouhara, A. J. Robinson // Applied thermal engineering. - 2009. - P. 1010 - 1016.

84. Khandekar, S. Thermal performance of closed two-phase thermosyphon using nanofluids / S. Khandekar, Y. M. Joshi, B. Mehta // Int. J. of Thermal Science. -2008. - Vol. 47 - P. 659 - 667.

85. Huminic, G. Experimental study of the thermal performance of thermosyphon heat pipe using iron oxide nanoparticles / G. Huminic, A. Huminic, I. Morgan, F. Dumitrache // Int. Communications in Heat and Mass Transfer. - 2011. -Vol. 54. - P. 656 - 661.

86. Wongtom, S. Effect of inclined heat transfer rate on thermosyphon heat pipe under sound wave / S. Wongtom, T. Kiatsiriroat // Asian Journal on Energy and Environment. - 2009. - Vol. 10, N 4. - P. 214 - 220.

87. Балунов, Б. Ф. Теплогидравлические характеристики и парогазораспределение в слабоотклоненном от горизонтали термосифоне / Б. Ф. Балунов, А. А. Белов, В. А. Ильин и др. // Теплоэнергетика. - 2007. - № 5 -С. 39 - 43.

88. Аль-Ани, М. А. Особенности гидродинамики и тепломассопереноса в термосифонах для использования в теплоэнергетическом оборудовании : дис. ... канд. техн. наук : 05.14.14, 01.04.14 / Аль-Ани Мааз Абдулвахед Зиб. - Томск, 2011. - 142 с.

89. Кузнецов, Г. В. Математическое моделирование нестационарных режимов теплопереноса в замкнутом двухфазном цилиндрическом термосифоне в условиях конвективного теплообмена с внешней средой / Г. В. Кузнецов, М. А. Аль-Ани, М. А. Шеремет // Вестник Томского Государственного Университета. - 2011. - N 1(13). - С. 93 - 104.

90. Harley, C. Complete transient two-dimensional analysis of two-phase closed thermosyphons including the falling condensate film / C. Harley, A. Faghri // ASME. J. Heat Transfer. - 1994. - Vol. 116. - P. 418 - 426.

91. Tang, Z. W. Modeling analysis of bubble flow regime in a closed two-phase thermosyphon / Z. W. Tang, Y. F. Han, A. J. Liu, W. G. Song // Int. J. Heat Mass Tfansfer. - 2011. - Vol. 47. - P. 1685 - 1689.

92. Mingwei, T. Li C. Set-Up Behavior of the Frozen Two-Phase Closed Steel-Water Thermosyphons / T. Li C. Mingwei, Z. Hongji, T. Qingming // Proceedings of 8th Heat Pipe Conference, Beijing. - 1992. - Vol. B. - P. 2.

93. Hichem, F. An experimental and theoretical investigation of the transient behavior of a two-phase closed thermosyphon/ F. Hichem, J. Jean Loui // Applied Thermal Engineering. - 2003. - V. 23. - P. 1895-1912.

94. Mantelli, M. B. H. Study of Closed two-phase thermosyphon for bakery oven applications / M. B. H. Mantelli, R. D. M. Carvalho, S. Colle, D. U. C. Moraes // Proceedings of 33rd National Heat Transfer Conference, Albuquerque. - 1999. -P. 50 -52.

95. Тюрин, М. П. Теоретическое моделирование процессов тепломассопереноса в двухфазном закрытом термосифоне / М. П. Тюрин, Е. С. Бородина, Л. М. Кочетов, О. Г. Бельданова // Дизайн и технологии. - 2014. -№ 41. - С. 55-59.

96. Зайцев, И. Д. Зайцев, И. Д. Физико-химические свойства бинарных и многокомпонентных растворов неорганических веществ. Справ. изд. / И. Д. Зайцев, Г. Г. Асеев. - М.: Химия, 1988. - 416 с.

97. Тюрин, М. П. Экспериментальное исследование процессов переноса в термосифоне как элементе энергосберегающей технологии при производстве солей на основе фосфорной кислоты / М. П. Тюрин, Е. С. Бородина, Л. М. Кочетов, О. Г. Бельданова // Дизайн и технологии. - 2014. - № 39. -С. 28-33.

98. Повх, И. Л. Аэродинамический эксперимент в машиностроении / И. Л. Повх. - Л. : Машиностроение, 1974. - 480 с.

99. Викторов, Г. В. О погрешности измерения зондами потоков от вихреисточника / Г. В. Викторов // Энергомашиностроение. - 1966. - № 11. -С. 4 - 5.

100. Аксенова, Е. Н. Элементарные способы оценки погрешностей / Е. Н. Аксенова. - М.: МИФИ, 2003.

101. Светозаров, В. В. Элементарная обработка результатов измерений / В. В. Светозаров. - М.: МИФИ, 1983.

102. Новицкий, П. В. Оценка погрешностей результатов измерений / П. В. Новицкий, И. А. Зограф. - Л.: Энергоатомиздат, 1991. - 304 с.

103. Михеев, М. А. Основы теплопередачи/ М.А. Михеев, И.М. Михеева. -М.: Энергия, 1977. - 344 с.

104. Исаченко, В. П. Теплопередача. Учебник для вузов / В. П. Исаченко, В. А. Осипова, А. С. Сукомел. - Изд. 3-е, перераб. и доп. - М.: Энергия, 1975. -488 с.

105. Корнеев, С. Д. Разработка и исследование методов интенсификации теплообмена в испарительной зоне теплообменных аппаратов с фазовыми переходами теплоносителя : дис.. д-р техн. наук : 05.14.04 / Корнеев Сергей Дмитриевич. - Москва, 2000. - 210 с.

106. Колоусова, А. А. Математическое моделирование теплопереноса в системе "источник тепловыделения-соединительный элемент-тепловая труба" : дис.. канд. техн. наук : 05.14.04, 01.04.14 / Колоусова Анастасия Александровна. -Томск, 2004. - 158 с.

107. Самсонов, В. Н. Совершенствование процесса использования теплоты отработанного воздуха на примере сушильных установок молочной промышленности : дис.. канд. техн. наук : 05.18.12 / Самсонов Владимир Николаевич. - Москва, 2003. - 174 с.

108. Китаев, Б. И. Теплотехнические расчеты металлургических печей / Б. И. Китаев и др.; под общ. ред. А. С. Телегина. - М.: "Металлургия", 1970. -528 с.

109. Коваленко, Л. М. Теплообмен с интенсификацей теплоотдачи / Л. М. Коваленко, А. Ф. Глушаков. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 240 с.

110. Макаров, Е. Инженерные расчеты в Mathcad 15: Учебный курс / Е. Макаров. - Спб.: Питер, 2011. - 400 с.

111. Нагуманов, А. Х. Термосифонные теплообменники типа "газ-газ" для рекуперации тепла запыленных дымовых газов : дис.. канд. техн. наук : 05.14.09 / Нагуманов Артур Халимович. - Уфа, 1999. - 142 с.

112. Мокляк, В. Ф. Теплообмен и гидродинамика при конденсации в термосифонах в режиме двухфазной смеси : дис.. канд. техн. наук : 05.14.04 / Мокляк Василий Феодосьевич. - Киев, 1984. - 264 с.

113. Chorin, A. J. Numerical solution of the Navier-Stokes equations / A. J. Chorin // Mathematics Of Computation. - 1968. - V. 22. - N. 104. - P. 745 - 762..

114. Шенк, Х. Теория инженерного эксперимента: [пер. с англ.] / Х. Шенк; под. ред Н. П. Бусленко. - М.: МИР, 1972. - 382 с.

115. Хавин, С. А. Исследованте теплотехнических характеристик двухфазных термосифонов: дис. к. техн. наук: 05.04.09 / Хавин С. А. - Киев, 1988.

116. Горин, В. В. Уточненный расчет теплоотдачи при конденсации водяного пара в трубах / В. В. Горин // Авиационно-космическая техника и технология. - 2006. - № 9 (35). - C. 74 - 78.

117. Гамаев, И. П. Экономия тепла в промышленности / И. П. Гамаев, Ю. В. Костерин. - М.: Энергия, 1996. - 96 с.

118. Ландау, Л. Д. Гидродинамика / Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц. - М.: Наука, 1986.-763 с.

119. Ривкин, С. Л. Термодиначиские свойства воды и водяного пара: Справочник / С. Л. Ривкин, А. А. Александров. - М.: Энергоатомиздат, 1984. -80 с.

120. Капица, П. Л. Волновое течение тонких слоев вязкой жидкости / П. Л. Капица // ЖЭТФ; Изд-во АН СССР. - 1948. - Т. 18. - Вып. 1. - С. 3 -28.

121. Швыдкий, В. С. Элементы теории систем и численные методы моделирования процессов тепломассопереноса / В. С. Швыдкий, Н. А. Спирин,

М. Г. Ладыгичев, Ю. Г. Ярошенко, Я. М. Гордон // Учебник для ВУЗов. - М.: Интермет инжиниринг, 1999. - 520 с.

122. Андреев, П. А. Интенсивность конденсации пара на поверхности вертикального заглушенного сверху канала / П. А. Андреев, Б. Ф. Балунов и др. // Теплоэнергетика. - 1993. - № 3. - С. 50 - 55.

123. Айнштейн, В. Г. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии: Учебник для ВУЗов: В 2-х книгах. Кн. 1 / В. Г. Айнштейн, М. К. Захаров, Г. А. Носов и др.; под ред. проф. В. Г. Айнштейна. - М.: Химия, 1999. - 888 с.

124. Андерсон, Д. Вычислительная гидромеханика и теплообмен / Д. Андерсон, Дж. Таннехилл, Р. Плетчер. - М.: Мир, 1990. - Т. 2. - 392 с.

125. Айнштейн, В.Г. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии: Учебник для ВУЗов: В 2-х книгах. Кн. 2 / В. Г. Айнштейн, М. К. Захаров, Г. А. Носов и др.; под ред. проф. В. Г. Айнштейна. - М.: Логос; Высшая школа, 2002. - 872 с.

126. Исаченко, В. П. Теплообмен при конденсации / В. П. Исаченко. - М.: Энергия, 1977. - 240 с.

127. Лабунцов, Д. А. Физические основы энергетики. Избранные труды по теплообмену, гидродинамике, термодинамике / Д. А. Лабунцов. - М.: Издательство МЭИ, 2000. - 388 с.

128. Гельперин, Н. И. Основные процессы и аппараты химической технологии. В двух книгах. Кн. 1. - М.: Химия, 1981. - 812 с.

129. Самарский, А. А. Вычислительная теплопередача / А. А. Самарский, П. Н. Вабищевич. - М.: Эдиториал УРСС, 2003.

130. Самарский, А. А. Введение в численные методы / А. А. Самарский. -М.: Наука, 1987. - изд. 2. - 286 с.

131. Безродный, М. К. Теплообмен при конденсации движущегося пара в горизонтальных трубах / М. К. Безродный, М. Н. Голияд, П. О. Барабаш, А. И. Дейнеко // Пром. теплотехника. - 2008. - № 5 (30). - С. 36 - 42.

132. Александров, А. А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара : Справочник / А. А. Александров, Б. А. Григорьев. - М.: Издательство МЭИ, 1999. - 168 с.

133. Gilles, D. Numerical investigation of natural circulation in a 2D-annular closed-loop thermosyphon / D. Gilles, M. Marcoux, F. Alberto // International Journal of Heat and Fluid Flow. - 2006. - V. 27. - P. 154-166.

134. Hosokawa, T. Heat transfer characteristics for laminar filmwise condensation along a flat vertical plate with three distinct cooling zones / T. Hosokawa, J. Entesari-Tatafl, Y. Kawashima, F. Kimura // Proceedings of 2-nd Int. Conf. on CFD in Minerals and Process Industries, Melbourne. - 1999. - P. 387 - 391.

135. Shah, M. M. A general correlations for heat transfer during film condensation inside pipes / M. M. Shah // Int. J. Heat Mass Transfer. - 1979. - Vol. 22. - P. 547 - 556.

136. Sheremet, M. A. The influence of cross effects on the characteristics of heat and mass transfer in the conditions of conjugate natural convection // J. Engineering Thermophysics. - 2010. - V. 19, No 3. - P. 119-127.

137. SHU, Jian-Jun. SHU, Jian-Jun. Laminar Film Condensation Heat Transfer on a Vertical, Non- Isothermal, Semi-Infinite Plate / ian-Jun SHU // Arabian J. for Science and Engineering. - 2012. - Vol. 37. - No 6. - P. 1711 - 1721.

138. Самарский, А. А. Математическое моделирование. Идеи. Методы. Примеры. / А. А. Самарский, А. П. Михайлов. - М.: Наука, Физматлит, 2001. - 2-е изд. - 320 с.

139. Dobran, F. Steady-state characteristics and stability thresholds of a closed two-phase thermosyphon // Int. J Heat Mass Transfer. -1985. - Vol. 28(5) - P. 949 -957.

140. Wei, G. An experimental study of axial conduction through a thermosyphon pipe wall / G. Wei, N. W. Darin // Applied Thermal Engineering. - 2009. - V. 29. -P. 3536 - 3541.

143

ПРИЛОЖЕНИЯ

™ RU<11, 24738561'3' С1

(51) МПК

Р28й7/00 (2006.01) Р28й15/02 (2006.01)

ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОМ СОБСТВЕННОСТИ

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Статус: по данным на 19.10.2015 - действует Пошлина: не взимаются - статья 1366 ГК РФ

На основании пункта 1 статьи 1366 части четвертой Гражданского кодекса Российской Федерации патентообладатель обязуется заключить договор об отчуждении патента на условиях, соответствующих установившейся практике, с любым гражданином Российской Федерации или российским юридическим лицом, кто первым изъявил такое желание и уведомил об этом патентообладателя и федеральный орган исполнительной власти по интеллектуальной собственности.

(21), (22) Заявка: 2011142397/06, 20.10.2011

(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 20.10.2011

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 20.10.2011

(45) Опубликовано: 27.01.2013

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: SU 954779 A, 30.08.1982. RU 2306514 ^1, 20.09.2007. SU 1021910 A, 07.06.1983. SU 635386 A, 30.11.1978. SU 382910 A, 23.05.1973. CN 2295962 Y, 28.10.1998. CN 1786646 A, 14.06.2006.

Адрес для переписки:

109369, Москва, Новочеркасский б-р, 43, кв.84, Е.С. Бородиной

(54) ТЕПЛООБМЕННЫЙ АППАРАТ

(57) Реферат:

Изобретение относится к кожухотрубчатым теплообменным аппаратам и может использоваться в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности. Теплообменный аппарат, содержащий нижнюю часть - зону нагрева и испарения и верхнюю часть - зону охлаждения и конденсации, корпус с теплоизолированными стенками и патрубками для ввода и вывода обогреваемого раствора, содержит продольно оребренную трубу, находящуюся в смесительной камере топки, при этом оребренная труба, выходя из топки, переходит в кожухотрубчатый теплообменник, который состоит из корпуса, выходящих из оребренной трубы трех наклонных под углом 15° труб, переходящих в горизонтальные трубы, на каждом конце которых расположено по розетке, а из каждой розетки выходит по семь трубок одинакового диаметра, причем стенки корпуса теплоизолированы теплоизоляционным материалом, например пенофолом, а корпус имеет три патрубка для ввода и вывода обогреваемого раствора и патрубок для опорожнения емкости, при этом аппарат оснащен манометром, предохранительным клапаном и краном для залива теплоносителя и имеет линию компенсации избыточного давления для залива теплоносителя при работающем аппарате, которая оснащена вентилем, кроме того, в аппарате имеется обратная линия циркуляционного контура и расширитель с патрубком. Технический результат - повышение эффективности, надежности и экономичности работы аппарата. 4 ил.

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

-V-

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА

(72) Автор(ы):

Бородина Елена Сергеевна Зиновьев Владимир Владимирович Розанов Игорь Юрьевич Сажин Борис Степанович Кесоян Геворг Арутюнович ^^

(73) Патентообладатель(и): Бородина Елена Сергеевна ^^

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

(19) ки<11)

(51) МПК

Р28й7/00 (2006.01)

(13)

2532061 С1

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ

<12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Статус: по данным на 19.10.2015 - действует Пошлина: не взимаются - статья 1366 ГК РФ

На основании пункта 1 статьи 1366 части четвертой Гражданского кодекса Российской Федерации патентообладатель обязуется заключить договор об отчуждении патента на условиях, соответствующих установившейся практике, с любым гражданином Российской Федерации или российским юридическим лицом, кто первым изъявил такое желание и уведомил об этом патентообладателя и федеральный орган исполнительной власти по интеллектуальной собственности.

(21), (22) Заявка: 2013151456/06, 20.11.2013

(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 20.11.2013

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 20.11.2013

(45) Опубликовано: 27.10.2014

(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2473856 ^ (БОРОДИНА Е. С.) 27.01.2013 RU 2366675 C2 (ООО"ТЕХУГЛЕРОД И ОГНЕУПОРЫ")10.09.2009 SU 635386 A1 (ВНИПИЭНЕРГОПРОМ) 30.11.1978 RU 2036271 ^(ЯНИиПИ АДП) 27.05.1995 CN 1786646 A (GUO ^ 14.06.2006

Адрес для переписки:

109369, Москва, Новочеркасский б-р, 43, кв. 84, Бородиной Елене Сергеевне

(72) Автор(ы):

Бородина Елена Сергеевна Тюрин Михаил Павлович Розанов Игорь Юрьевич Кочетов Леонид Михайлович Бельданова Олеся Геннадьевна ^^

(73) Патентообладатель(и): Бородина Елена Сергеевна ^^

(54) ТЕРМОСИФОННЫЙ ТЕПЛООБМЕННЫЙ АППАРАТ

(57) Реферат:

Изобретение относится к термосифонным теплообменным аппаратам, которые могут использоваться в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности. Техническим результатом заявленного изобретения является повышение эффективности и экономичности работы аппарата, а также упрощение процесса изготовления. Термосифонный теплообменный аппарат, содержащий нижнюю часть - зону нагрева и испарения и верхнюю часть -зону охлаждения и конденсации, корпус с теплоизолированными стенками и тремя патрубками для ввода и вывода обогреваемого раствора, продольно-оребренную трубу, находящуюся в смесительной камере топки, манометр, предохранительный клапан и кран для залива теплоносителя, линию компенсации избыточного давления для залива теплоносителя при работающем аппарате, оснащенную вентилем, и расширитель с патрубком для вывода раствора в циркуляционный контур, содержит оребренную трубу, которая, выходя из топки, переходит в теплообменник, состоящий из трубы большего диаметра (выходящей из оребренной трубы) и выходящих из нее четырех продольно-оребренных труб одинакового диаметра, наклонных под углом 60-80°, причем трубы расположены перпендикулярно друг к другу. Технический результат - повышение эффективности и экономичности работы аппарата и упрощение процесса его изготовления. 5 ил.

реотэкс

■ Производство основано в 1929 году

115088, Москва, ул. Угрешская, 33 тел.: [phone] факс: [phone] ИНН 7723041900, КПП 772301001 E-mail: info « reatex.ru URL: www.reatex.ru

№_от " &-/ п 201£т.

/

АКТ

внедрения результатов диссертационной работы на соискание ученой степени кандидата технических наук Бородиной Елены Сергеевны

Бородиной Е.С. предложена конструкция закрытого двухфазного термосифона (ЗДТ) для использования в технологической установке по производству пищевых фосфатов и проведены его испытания на ОАО «РЕАТЭКС», показавшие высокую эффективность предложенного аппарата.

Проведенные Бородиной Е.С. исследования позволили провести реконструкцию и рационализацию технологической линии производства пищевых фосфатов за счет использования в технологической линии ЗДТ для нагрева фосфатных растворов теплотой топочных газов, используемых в процессе распылительной сушки в этой же линии.

Проведенная рационализация позволила отказаться от использования в технологическом процессе теплоты от стороннего источника (поставляемого от районной ТЭЦ пара), значительно упростить технологическую схему, что обусловило существенную экономию теплоты и электроэнергии.

Так экономия теплоты в натуральном исчислении составила - 3500 Гкал/год, а электроэнергии - 250 000 квтч / год.

Главный инженер ОАО «РЕАТЭКС» Зиновьев В.В.