Разработка рекомендаций по проектированию теплообменных поверхностей рекуператоров с интегрированными интенсификаторами теплообмена для кислородно-топливных энергетических комплексов на основе достоверных результатов численного моделирования теплогидравлических процессов

Снижение вредных выбросов вредных веществ, образующихся в процессе эксплуатации тепловых электрических станций, является актуальной задачей, решить которую возможно за счет перехода к полузамкнутым кислородно-топливным энергетическим комплексам (КТЭК) на базе цикла Аллама. Одним из основных элементов КТЭК является многопоточный регенератор, обеспечивающий нагрев углекислотного рабочего тела перед поступлением в камеру сгорания теплом уходящих газов из углекислотной турбины, что позволяет 65-71% теплоты вернуть обратно в цикл. Поскольку рабочей средой в цикле служит смесь углекислого газа и водяных паров под высоким давлением, то теплоотдача в регенераторе значительно ниже, чем в традиционных теплообменниках системы регенерации ТЭС, работающей по циклу Ренкина. В этой связи требуются большие площади теплообмена, что приводит к значительной металлоемкости регенератора КТЭК. Для уменьшения площади теплообмена требуется разработка высокоэффективных способов интенсификации теплообмена. Не маловажной задачей является разработка рекомендаций по выбору расчетных параметров численного моделирования теплогидравлических процессов, обеспечивающих минимальное отклонение от эмпирических данных. Целью настоящей работы является разработка научно-методических основ проектирования теплообменных поверхностей щелевых каналов пластинчатых рекуператоров для перспективных углеродно-нейтральных энергоустановок. Для достижения поставленной цели решены следующие задачи: – обобщены результаты ранее выполненных исследований в области интенсификации теплообмена в щелевых каналах микроканальных рекуперативных теплообменников; разработаны моделей щелевых каналов с ребрами и со штырьковыми интенсификаторами теплообмена; проведено численное исследование теплогидравлических процессов в моделях щелевых каналов с интегрированными интенсификаторами теплообмена; изготовлены экспериментальные образцы экспериментальных каналов охлаждения с помощью SLM технологии; проведены экспериментальные исследования теплогидравлических процессов в щелевых каналах с интегрированными интенсификаторами теплообмена с целью валидации результатов численного исследования; разработана методика выбора расчетных параметров для выполнения численного моделирования теплогидравлических процессов в щелевых каналах с интегрированными интенсификаторами теплообмена с минимальной погрешностью; разработаны рекомендации по проектированию теплообменных поверхностей рекуперативных микроканальных теплообменников с интегрированными интенсификаторами теплообмена на основе достоверных результатов численного моделирования теплогидравлических процессов.