Разработка и исследование методов повышения тепловой эффективности и экологической безопасности энергетических установок

Объект исследования - математические модели процессов тепломассопереноса в устройствах и системах энергоресурсосберегающих технологий. Цель исследования - разработка алгоритмов и методик расчета параметров процесса тепломассообмена и гидродинамики в энергетических установках. Разработана математическая модель теплообмена в регенераторе с дисперсной насадкой. Получено численное решение, позволяющее произвести расчет температурных полей в твердой и газообразной фазах насадки и рассчитать температурный напор регенератора. Разработана методика математического моделирования конвективных процессов в шарообразной газожидкостной емкости. Получено распределение полей течений и температур при различных способах подвода теплового потока к рассматриваемой емкости. Разработана математическая модель, позволяющая решать задачу о распределении температуры и давления в сублимационных каналах. Подобная задача решена при периодическом перемещении верхней сублимирующей поверхности. Наличие периодического перемещения сублимирующей стенки и отсос сублимирующих паров через «нагретую» поверхность приводит к снижению ее температуры, т.е. интенсифицируется процесс тепломассопереноса в канале. Разработана математическая модель процесса тепломассопереноса, позволяющая проводить численные расчеты нестационарного двумерного поля давлений, скоростей и температур в системе «пористая матрица - охладитель» в условиях локального теплового равновесия при граничных условиях первого и второго рода, и учитывающая зависимость теплофизических свойств системы «пористая матрица - охладитель» от температуры. Разработана математическая модель, позволяющая определить профиль температуры в теплоизолированной стенке и слое инея, по которому можно найти величину теплового потока на внутренней и внешней вымораживающих поверхностях, а также массу инея, осевшего на единице поверхности за единицу времени. Разработана методика расчета гидродинамики регенеративного воздухоподогревателя с дисперсным промежуточным теплоносителем. Получено аналитическое соотношение для определения средней скорости движения твердой фазы. Разработаны алгоритм и программа для определения теплофизических величин процессов тепломассопереноса в замкнутой криогенной газожидкостной емкости с изменяющейся цилиндрической вставкой. Получено распределение полей течений и температур в рассматриваемых емкостях. Разработана методика расчета для процесса тепломассопереноса, позволяющая проводить численные расчеты полей температур и давлений в каналах энергоустановок при условии проскальзывания и температурного скачка. На основе математической модели получено критериальное уравнение. Разработан алгоритм расчета процесса тепломассопереноса, позволяющий проводить численные расчеты двумерного поля давлений, скоростей и температур в пористых теплообменных элементах при пульсации охладителя. Разработана методика расчета, позволяющая определить профиль температуры в теплоизолированной стенке и слое инея установок в области умеренных температур, по которому можно найти величину теплового потока на внутренней и внешней вымораживающих поверхностях, а также массу инея, осевшего на единице поверхности за единицу времени.