Разработка научных основ повышения эффективности процессов тепло- и массообмена многокомпонентных текущих сред в условиях низких температур

Вопросы тепло- и массообмена многокомпонентных жидкостей, газов (смесей, двух- и многофазных потоков, например, природного газа, смесей хладагентов, влажного, загрязненного воздуха, хладоносителей с твердыми присадками) в низкотемпературных аппаратах и иных промышленных установках в условиях низких температур во многих аспектах до настоящего времени остаются недостаточно изученными. Недостаточно эффективная работа такого оборудования часто значительно снижает полезный эффект от его применения, а, следовательно, ограничивает эффективность всей технологической цепочки, к которой оно принадлежит. Обобщенная научно-техническая проблема, на решение которой направлен данный проект заключается в недостатке знаний об особенностях и, следовательно, путях совершенствования организации процессов тепло- и массообмена в многокомпонентных текучих средах, находящихся в рабочем режиме в условиях низких температур. Актуальность данной проблемы сегодня повышает произошедшее значительное развитие информационных технологий, которое открывает новые возможности и новые задачи по управлению процессами тепло- и массообмена в их динамике для повышения их точности (где это необходимо) и для снижения энергопотребления, что является основой для разработки высокоэффективных тепло- и массообменных систем нового поколения. Обобщенная гипотеза исследования: возможно, проанализировав и обобщив полученные результаты исследований, дополнить основы проектирования низкотемпературного оборудования для создания оборудования нового поколения (знания, критерии, закономерности, пороговые значения и т.п.). Направления работ разделены по области применения аппаратов. Первая группа - многокомпонентные рабочие тела, не относящиеся непосредственно к низкотемпературному оборудованию (N«1 тепло- и массообмен вихревого эффекта для очистки природного газа в условиях низких температур, N«2 тепло- и массообмен при адсорбции для задач осушки сжатого воздуха до низких значений температуры точки росы). По направлениям №1 и N«2 запланированные результаты получены на 1 и 2 этапах выполнения проекта. Вторая группа - тепло- и массообмен в контуре хладагента (№3 задача регулирования состава смесевых хладагентов для ожижения природного газа). Третья группа - тепло- и массообмен в контуре хладоносителя (№4 генерация бинарного льда, №5 модификация состава хладоносителя наночастицами для повышения энергетической эффективности). Четвертая группа - тепло- и массообмен в разомкнутом цикле (№6 задача общего терапевтического охлаждения в открытом в атмосферу исполнительном устройстве при температуре охлаждающего газа до -130 гр. С и №7 тепло- и массообмен при распылении жидкого азота). Планируемая научная новизна результатов исследований имеет два уровня: (1) конкретные результаты и (2) их сводный анализ. Первый - новые знания в определенных направлениях исследований (конкретная объективная информация о протекании процессов тепло- и массообмена в условиях низких температур. Второй - новые знания, обобщение, вклад в развитие теории тепло- и массообмена в части низких температур, исходя из системного анализа имеющихся данных, новые знания для методологии, принципов проектирования оборудования.