Исследование термодинамических процессов в газовом и фторуглеродном контурах ПГУ, в том числе в системе расхолаживания парового контура.

Планируется исследовать термодинамические процессы в газовом и в фторуглеродном контурах парогазовых установок (ПГУ), с целью определения оптимальных параметров ее работы, обеспечивающих максимальную эффективность установок. Будет исследована схема ГТУ с регенерацией с учетом потери давления, происходящей в газовом тракте. В паровой части установки вместо традиционно применяемого водяного пара используются вещества фторуглеродного состава, свойства которых имеют некоторые преимущества по сравнению со свойствами водяного пара.Для выполнения поставленной задачи, планируется создать комплексную математическую модель процессов в газовом и паровом контурах ПГУ, в котле-утилизаторе и теплообменнике системы регенерации. Предполагается исследовать влияние параметров пара и газа, а также степени регенерации на эффективность установки в целом.В рамках проекта предусматривается создание универсальной методики расчета конденсаторов смешивающего типа, в которых реализуются следующие процессы конденсации водяного пара на поверхности струи воды: конденсация сухого насыщенного пара; конденсация из паровоздушной смеси и конденсация из парогазовой смеси, содержащей фторуглеродные неконденсируемые (конденсируемые) газы. В системе расхолаживания ПГУ предполагается использовать смесительный теплообменник с максимально предельно возможной концентрацией фторуглеродного конденсируемого газа в зоне конденсации.В рамках проекта планируется: расчетно-экспериментальное исследование тепломассообмена при конденсации водяного пара из парогазовой смеси (водяной пар и газ фторуглеродного состава) в конденсаторах смешивающего типа; получение на базе этих исследований аппроксимационных соотношений.В рамках проекта планируется разработка и оптимизация конструкции конденсатора смешивающего типа, включая теплообменник системы расхолаживания ПГУ. Оптимизацию предполагается проводить исходя из целевой функции, включающей в себя габариты всего теплообменника, размеры и диаметры сопел (труб), вид и концентрацию используемого ПАВ, скорость потока жидкости и другие термодинамические параметры.Должна быть выполнена модификация ядра компьютерного комплекса MIX- Mathcad, на базе которого создается универсальная методика КСТ: модель турбулентности напряжений Рейносьдса должна быть адаптирована для двухфазных двухкомпонентных течений со свободной поверхностью раздела фаз; во всех транспортных уравнениях (движения, тепловой энергии, энергии турбулентности, диссипации турбулентной энергии, напряжениях Рейнольдса, концентрационной диффузии фторуглеродного газа) переносные свойства должны учитывать характер состояния межфазной поверхности, а именно нерегулярные ее возмущения, вызванные действием поверхностного натяжения на границе раздела вода-парогазовая смесь (водяной пар+фторуглеродный газ). Планируется экспериментальное измерение поверхностного натяжения на границе жидкость-газ для смесевых композиций воды и фторуглеродов и сравнение экспериментально полученных значений поверхностного натяжения с расчетными величинами с целью верификации расчетной методики.В рамках проекта предусматривается верификация созданной методики расчета поверхностного натяжения на границе раздела фаз: вода-смесь водяного и фторуглеродного паров, базирующейся на ранее созданных нами аналитических методах расчета поверхностного натяжения для простых однокомпонентных систем жидкость-пар и справедливое во всей области кривой фазового перехода от тройной точки до критической.