Разработка энергоэффективных методов оптимизации и режимов эксплуатации интенсифицированных теплообменных аппаратов при течении вязких теплоносителей в технологических схемах топливно-энергетического комплекса

Объект исследования - интенсифицированные каналы теплообменных аппаратов, применяемых на объектах жилищно-коммунального хозяйства и станционной энергетики с высоковязкими рабочими средами. Рабочая среда - турбинное масло Тп-46 и трансформаторное масло ТКП. Цель работы - решение фундаментальной научной проблемы исследования теплообмена и гидродинамики при течении вязких теплоносителей в каналах теплообменных аппаратов с интенсификаторами в виде поперечной дискретной шероховатости. Проведены разработка энергоэффективных методов оптимизации и режимов эксплуатации интенсифицированных теплообменных аппаратов, моделирование и экспериментальное исследование интенсификации теплообмена, поиск эффектов увеличения коэффициентов теплоотдачи и анализ механизма их возникновения. Получена оригинальная математическая модель интенсификации конвективного теплообмена при помощи поперечной дискретной шероховатости при ламинарном течении вязких теплоносителей в трубном пространстве теплообменных аппаратов в технологических схемах топливно-энергетического комплекса. Разработаны алгоритм и методика расчета интенсификации конвективного теплообмена для проведения численных исследований. Получены результаты численных исследований распределения температурных и гидродинамических характеристик при ламинарном течении вязких теплоносителей. Разработаны алгоритм и методика проведения эксперимента по интенсификации теплообмена при ламинарном течении вязких теплоносителей в периодических дискретно-шероховатых каналах и трубах; техническая документация на изготовление интенсифицированных каналов для исследования процессов теплообмена и гидродинамики в каналах теплообменного оборудования. Проведено дооснащение лабораторного комплекса и экспериментальной установки в части изготовления новых рабочих участков и приобретения дополнительных контрольно-измерительных приборов и оборудования, выполнены пусконаладочные работы. Выполнен комплекс экспериментальных исследований интенсификации теплообмена при помощи различных периодических дискретно-шероховатых поверхностей, и получены распределения температурных и гидродинамических характеристик. Проведены обработка и верификация полученных результатов численных и экспериментальных исследований; выполнена оценка интенсификаторов с точки зрения возникающих тепловых эффектов и роста гидравлического сопротивления, затрат энергии. Выполнено сравнение эффективности рассматриваемых интенсификаторов теплоотдачи с существующими. Составлена таблица оптимальных интенсификаторов теплоотдачи (с позиции теплогидродинамической эффективности процесса интенсификации конвективного теплообмена) в зависимости от области чисел Рейнольдса для уточнения теоретических представлений и практического проектирования теплообменных аппаратов. Представлены практические рекомендации по выбору энергоэффективных интенсификаторов теплоотдачи и их размеров, экономичных режимов эксплуатации модернизированных интенсифицированных теплообменных аппаратов. Разработаны безопасные и экономичные режимы эксплуатации модернизированных интенсифицированных теплообменных аппаратов.