|

Исследование теплогидравлических процессов в пористо-сетчатой матрице роторного теплообменника

Авторы: Костюков А.В., Макаров А.Р., Мерзликин В.Г. Опубликовано: 14.02.2017
Опубликовано в выпуске: #1(112)/2017  

DOI: 10.18698/0236-3941-2017-1-129-140

 
Раздел: Энергетическое, металлургическое и химическое машиностроение | Рубрика: Гидравлические машины и гидропневмоагрегаты  
Ключевые слова: микротурбина, теплообменник, пористо-сетчатая матрица, теплоотдача

Выполнено физико-математическое моделирование теплогидравлических процессов в пористо-сетчатой матрице, состоящей из 10 слоев металлической сетки, используемой в теплопередающих элементах роторных теплообменников. Получены зависимости, описывающие процессы нагрева и охлаждения в пористо-сетчатой матрице. Для апробации полученных зависимостей проведен расчет степени регенерации в роторном теплообменнике транспортной микротурбины мощностью 270 кВт посредством математического моделирования теплогидравлических процессов в пористо-сетчатой матрице. Результаты расчета степени регенерации данного теплообменника с применением уточненных температурных зависимостей фактора Колборна показали хорошее совпадение с экспериментальными данными в пределах 1,5%.

Литература

[1] Красс М.С. Электроэнергетика в экономике России // ЭКО. 2012. № 7. С. 136-150.

[2] Отчет о функционировании ЕЭС России в 2015 году // Системный оператор ЕЭС: вебсайт. URL: http://so-ups.ru/fileadmin/files/company/reports/disclosure/2016/ups_rep2015.pdf (дата обращения: 04.04.2016).

[3] Бороздина О.Ю., Елисеева И.И., Мертинс К., Риттигхаузен Х. Национальные стратегии атомной и ветровой энергетики в России и Германии // Финансы и бизнес. 2012. № 3. С. 30-39.

[4] BP statistical review of world energy 2015 // BP global: веб-сайт. URL: http://www.bp.com/en/global/corporate/energy-economics/statistical-review-of-world-energy.html (дата обращения: 04.04.2016).

[5] Capstone Turbine Corporation (CPST). URL: https://www.capstoneturbine.com/ (дата обращения: 04.04.2016).

[6] Combined heat and power systems technology development and demonstration 370 kW high efficiency microturbine // SciTech Connect: веб-сайт. DOI: 10.2172/1224801 URL: http://www.osti.gov/scitech/biblio/1224801/ (дата обращения: 05.05.2016).

[7] Elliott Group. URL: http://www.elliott-turbo.com (дата обращения: 04.04.2016).

[8] Heidari-Kaydan A., Hajidavallo E. Three-dimensional simulation of rotary air preheater in steam power plant // Applied Thermal Engineering. 2014. Vol. 73. No. 1. P. 399-407. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2014.08.013 URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359431114006759

[9] Turbec S.P.A. URL: http://www.turbec.com (дата обращения: 04.04.2016).

[10] Mioralli P.C., Ganzarolli M.M. Thermal analysis of a rotary regenerator with fixed pressure drop or fixed pumping power // Applied Thermal Engineering. 2013. Vol. 52. No. 1. P. 187-197. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2012.11.030 URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S135943111200782X

[11] Wilson D.G., Korakianitis T.P. The design of high-efficiency turbomachinery and gas turbines. Upper Saddle River: Prentice-Hall, 1998.

[12] Wilson D.G., Pfahnl A.C. A look at the automotive-turbine regenerator system and proposals to improve performance and reduce cost // SAE Technical Paper 970237, 1997. DOI: 10.4271/970237 URL: http://papers.sae.org/970237

[13] Wilson D.G. The basis for the prediction of high thermal efficiency in WTPI gas-turbine engines. 2002. 8 p. URL: http://www.readbag.com/wilsonsolarpower-files-efficiency-basis-paper (дата обращения: 04.05.2016).

[14] Алексеев Р.А., Костюков А.В., Косач Л.А. Исследование процесса теплоотдачи в сетчатой матрице роторного теплообменника // Известия МГТУ "МАМИ". 2012. № 2. С. 168-173.

[15] Kostyukov A., Makarov A., Alexeev R., Merzlikin V. The structured rotor-type heat exchange for microturbines // FISITA 2012 World Automotive congress. 27th - 30th November 2012. "Proceedings and Abstracts". Paper Reference Number F2012-A07-025. Beijing, China. 2012. P. 78-79.

[16] Kays W.M., London A.L. Compact heat exchangers. New York, 1964. 272 p.

[17] Плотников Д.А. Разработка и исследование дисковых секционных автомобильных газотурбинных двигателей. Дис. ... канд. техн. наук. М.: МАМИ, 1981. 151 с.

[18] Елисеев С.Ю. Теоретическое обоснование и реализация методов улучшения характеристик транспортных регенеративных газотурбинных двигателей. Дис. ... канд. техн. наук. М.: МАМИ, 2005. 133 с.

[19] Wu Z., Melnik R.V.N., Borup F. Model-based analysis and simulation of regenerative heat wheel // Energy and Building. 2006. Vol. 38. No. 5. P. 502-514. DOI: 10.1016/j.enbuild.2005.08.009 URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378778805001714

[20] Wei X.J., Joshi Y.K., Ligrani P.M. Numerical simulation of laminar flow and heat transfer inside a microchannel with one dimpled surface // J. of Electronic Packaging. 2007. Vol. 129. No. 1. P. 63-70. DOI: 10.1115/1.2429711 URL: http://electronicpackaging.asmedigitalcollection.asme.org/article.aspx?articleid=1408612