Разработка и исследование емкостных радиационно-конвективных теплообменников из текстильных материалов для систем горячего водоснабжения сезонных потребителей

• Автор: Назарова, Мария Владимировна
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 124 с. : ил.

Содержание

Введение
Глава 1. Емкостные радиационно-конвективные теплообменники из текстильных материалов и лабораторные стенды для исследования их характеристик
§1.1. Основные типы емкостных теплообменных аппаратов
§ 1.2. Водостойкие ткани для емкостных теплообменников
§1.3. Определение коэффициента теплопроводности и степени
черноты водостойкой ткани
1.3.1. Измерение степени черноты в инфракрасном диапазоне
1.3.2. Измерение теплопроводности методом плоского слоя
1.3.3. Измерение теплопроводности методом регулярного режима
§1.4. Опытные образцы емкостных радиационно-конвективных теплообменников из водостойкой ткани
1.4.1. Конструкция и технология изготовления
1.4.2. Характеристики прозрачного покрытия корпуса
§ 1.5. Интенсификация теплопереноса в емкостном теплообменном аппарате
1.5.1. Экспериментальное исследование микронасосного агрегата
1.5.2. Расчет циркуляционной системы теплообменника
§ 1.6. Лабораторные стенды для испытаний теплообменников
Глава 2. Методики и результаты экспериментального исследования теплотехнических характеристик емкостных теплообменников
§ 2.1. Порядок проведения экспериментов и опытные данные
§ 2.2. Теплопроизводительность и КПД теплообменников
§ 2.3. Определение полного коэффициента тепловых потерь
§ 2.4. Эффективность текстильной поглощающей поверхности
Глава 3. Математическое моделирование емкостных радиационноконвективных теплообменников
§3.1. Расчет коэффициента тепловых потерь
§ 3.2. Одномерная математическая модель теплообменника
§ 3.3. Оптимизация высоты нагреваемого слоя жидкости
§ 3.4. Эффективность емкостного и проточного теплообменников в
системах горячего водоснабжении сезонных потребителей
§ 3.5. Двумерная модель для теплообменников без циркуляции воды
Глава 4. Математическое моделирование совместной работы емкостных радиационно-конвективных теплообменников и теплового насоса в системах теплохладоснабжения сезонных потребителей
§ 4.1. Схема и термодинамический цикл теплового насоса
§4.2. Математические модели элементов теплонасосной установки
4.2.1. Свойства рабочего тела
4.2.2. Испаритель
4.2.3. Компрессор
4.2.4. Конденсатор
4.2.5. Удельные затраты энергии
§4.3. Расчет системы теплохладоснабжения сезонного потребителя
§4.4. Работа системы теплохладоснабжения в нерасчетных условиях
Основные результаты и выводы
Литература
Введение
В современном мире энергетика является одним из важнейших секторов, а в некотором отношении и движущей силой экономики. Существенным критерием, определяющим уровень развития страны, считается её энерговооруженность, т.е. годовое потребление энергии на душу населения. В начале XXI века мировое энергопотребление превысило 5 1 020 Дж/год, и по прогнозам возрастет более чем в 1,5 раза к 2020 г. [1]. Бесконечно наращивать потребление энергии невозможно, поэтому началось постепенное переосмысление стратегических принципов и направлений развития энергетики, как на государственном, так и на региональном уровне. Приходит также понимание того, что экономическое развитие общества должно быть не только энергетически независимым, но и безопасным для окружающей среды [2, 3].
В последние десятилетия энергетике в России не уделялось достаточного внимания; в ней наметились кризисные явления, обусловленные:
1) постепенным исчерпанием ископаемых энергоресурсов, которое усугубляется их расточительным и неэффективным использованием;
2) нарастающим загрязнением окружающей среды выбросами продуктов сгорания и низкотемпературной теплоты, серьезно повышающим риски экологических катастроф;
3) постоянным ростом стоимости энергии, производимой с использованием органических топлив.
Сгладить остроту этих проблем, несомненно, поможет энергосбережение, направленное на снижение энергоемкости отечественного валового внутреннего продукта, в том числе и за счет вовлечения в энергетические балансы всех уровней возобновляемых энергоресурсов [3, 4]. Среди последних важнейшую роль играет солнечная энергия. Она неисчерпаема, доступна повсеместно и не подлежит приватизации, а при её использовании или преобразовании полностью отсутствуют вредные выбросы. Очевидными недостатками этого энергоресурса являются низкий удельный потенциал, а также его зависимость от времени, природных и климатических условий региона.

ния, составляющие 83...85% в основной части солнечного спектра. В то же время они почти полностью непрозрачны по отношению к инфракрасному и ультрафиолетовому излучению в диапазонах длин волн свыше 5,0 мкм и ниже 0,38 мкм, соответственно. С одной стороны, это увеличивает сопротивление теплопередаче, обеспечивая «парниковый эффект», а с другой - ограничивает воздействие жесткого ультрафиолета на тканевую оболочку с водой внутри корпуса теплообменника.
Важнейшей характеристикой сотового поликарбоната является также его эффективный коэффициент теплопроводности. Ввиду отсутствия надежных литературных данных, он был измерен экспериментально. Для этого использовались два независимых метода - стационарный плоского слоя и регулярного режима охлаждения, подробно описанные ранее в § 1.3.
Рис. 14 Эффективная теплопроводность сотового поликарбоната.
На рис. 14 показана температурная зависимость коэффициента эффективной теплопроводности в методе плоского слоя. Она описывается следующим интерполяционным уравнением, полученным методом наименьших квадратов
Д-0,068+ 4,511-10-4 Г Максимальное отклонение опытных точек от этого уравнения составляет 3,39%, среднеквадратичное - 1,51%.